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JP2001345299A - Apparatus and method for measuring end point of process and polishing apparatus and method for producing semiconductor device and medium recording signal processing program - Google Patents

Apparatus and method for measuring end point of process and polishing apparatus and method for producing semiconductor device and medium recording signal processing program

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Publication number
JP2001345299A
JP2001345299A JP2000234219A JP2000234219A JP2001345299A JP 2001345299 A JP2001345299 A JP 2001345299A JP 2000234219 A JP2000234219 A JP 2000234219A JP 2000234219 A JP2000234219 A JP 2000234219A JP 2001345299 A JP2001345299 A JP 2001345299A
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JP
Japan
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value
signal
signal waveform
polishing
end point
Prior art date
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JP2000234219A
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Japanese (ja)
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Hiroyuki Abe
啓之 阿部
Takehiko Ueda
武彦 上田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring apparatus for detecting the end point of a process for removing a film on a wafer in a process for producing a semiconductor device, e.g. an LSI, in situ with high accuracy even when a pattern is present on the surface, a polishing layer is not varied clearly, or disturbance due to slurry or difference of measuring position is present. SOLUTION: Two or more feature quantities are extracted from a signal waveform obtained by irradiating the surface of a substrate with white light and detecting one or both of reflection signal light or transmission signal light thereof. When the end point of a process is measured by performing logical operation using two or more feature quantities, tuning is performed additionally using a fuzzy rule.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばLSIなど
の半導体デバイスを製造する工程で、半導体ウェハ上へ
の成膜工程やウェハ上の薄膜の研磨工程等の除去工程で
その工程終了点を検知する測定装置、及び測定方法、及
び研磨装置、及び半導体デバイス製造方法、測定方法プ
ログラムを記録した記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for manufacturing a semiconductor device such as an LSI, for example, and detects an end point of the process in a process of forming a film on a semiconductor wafer or a process of polishing a thin film on the wafer. The present invention relates to a measuring apparatus, a measuring method, a polishing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a recording medium on which a measuring method program is recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高密度化は限界を見せ
ず進展を続けており、高密度実現のため、種々な技術、
方法の開発が進められている。その一つが、多層配線で
あり、これに伴う技術的課題に、半導体ウェハ上のグロ
ーバルな(比較的大きなエリアでの)デバイス面の平坦
化および、上下層間の配線がある。
2. Description of the Related Art High density semiconductor devices have continued to evolve without showing any limitations.
Methods are being developed. One of them is a multilayer wiring, and the technical problems associated with this include flattening a global (relatively large area) device surface on a semiconductor wafer and wiring between upper and lower layers.

【0003】リソグラフィ工程の露光波長の短波長化、
更には高NA(numericalaperture)
に伴う露光時の焦点深度短縮を考慮すると、少なくとも
露光エリア程度の範囲での層間層の平坦化の精度要求は
大きい。また、多層配線実現のために金属電極層の埋め
込みであるいわゆる象嵌(プラグ、ダマシン)の要求も
大きく、この場合、金属層の積層後の余分な金属層の除
去及び平坦化を行わなければならない。これらの、大き
なエリアでの効率的な平坦化技術として注目を集めてい
るのが、CMPと呼ばれる研磨工程である。CMP(Ch
emical Mechanical Polishing またはPlanarization )
は、物理的研磨作用と化学的な研磨作用(研磨剤の溶液
による溶かし出し)とを併用して、ウェハーの表面層を
除いていく工程で、グローバル平坦化および、電極形成
技術の最有力な候補となっている。具体的には、酸、ア
ルカリなどの被研磨物の可溶性溶媒中に、研磨粒(シリ
カ、アルミナ、酸化セリウムなどが一般的)を分散させ
たスラリーと呼ばれる研磨剤を用い、適当な研磨パッド
で、ウェハ表面を加圧し、相対運動により摩擦すること
により研磨を進行させる。ウェハ全面において、加圧と
相対運動速度を一様とすることで面内に一様な研磨が可
能になる。
[0003] Shortening the exposure wavelength in the lithography process,
Furthermore, high NA (numerical aperture)
Considering the reduction in the depth of focus during exposure accompanying the above, there is a great demand for the accuracy of flattening the interlayer layer at least in the range of the exposure area. There is also a great demand for so-called inlays (plugs, damascenes), which are burying of metal electrode layers in order to realize multilayer wiring, and in this case, it is necessary to remove and flatten an extra metal layer after lamination of the metal layers. . A polishing process called CMP is drawing attention as an efficient planarization technique for these large areas. CMP (Ch
emical Mechanical Polishing or Planarization)
Is a process that removes the surface layer of a wafer by using both physical polishing and chemical polishing (dissolution with a polishing agent solution), and is the leading global flattening and electrode forming technology. Has become a candidate. Specifically, using an abrasive called a slurry in which abrasive particles (typically silica, alumina, cerium oxide, etc.) are dispersed in a soluble solvent of the object to be polished, such as an acid or an alkali, and using an appropriate polishing pad Then, the polishing is advanced by pressing the wafer surface and rubbing by relative motion. By making the pressure and the relative movement speed uniform over the entire surface of the wafer, uniform polishing within the surface becomes possible.

【0004】図12は、従来のCMP研磨装置の概略図
である。研磨ヘッド1に装着されたウエハ2が、角速度
ωH で自転しながら研磨パッド3に押しつけられる。研
磨パッドを固定した定盤4は、角速度ωT で回転する。
ウェハ2と研磨パッド3との間には研磨剤供給機構16
から研磨剤(スラリー)17が供給され、スラリー17
と研磨パッド3との化学的作用と物理的作用により、ウ
ェハ2の被研磨面が研磨される。ウエハ2面内の任意の
点の研磨速度vは、定盤4の中心から研磨ヘッド1の中
心までの距離をrC 、研磨ヘッド1の中心から研磨点ま
での距離をrHとすると v=rC ・ωT −rH ・( ω
H −ωT )で表されるため、ωH =ωTのとき、ウエハ
2内の位置に関わらず研磨速度が一定になる。
FIG. 12 is a schematic view of a conventional CMP polishing apparatus. Is wafer 2 mounted on the polishing head 1 is pressed against the polishing pad 3 while rotating at an angular velocity omega H. Plate 4 where the polishing pad is fixed, rotates at an angular velocity omega T.
An abrasive supply mechanism 16 is provided between the wafer 2 and the polishing pad 3.
(Slurry) 17 is supplied from the
The polished surface of the wafer 2 is polished by the chemical action and the physical action of the polishing pad 3. Polishing rate v of any point of the wafer 2 surface within the distance from the center of the platen 4 to the center of the polishing head 1 r C, the distance from the center of the polishing head 1 to the polishing point When r H v = r C・ ω T −r H・ (ω
H −ω T ), the polishing speed is constant regardless of the position in the wafer 2 when ω H = ω T.

【0005】この工程の要求課題の大きなものとして、
研磨工程の終了点の検知がある。ことに、研磨工程を行
いながらの(in-situ の)研磨終了点の検出は、工程効
率化のためにも要請が大きい。
[0005] One of the major requirements of this process is as follows.
There is detection of the end point of the polishing process. In particular, the detection of the polishing end point (in-situ) during the polishing process is greatly demanded in order to improve the process efficiency.

【0006】この検出方法としては、一般的な膜厚計測
装置を研磨工程の終了点検出に用いることが多い。工程
後洗浄されたウェハの、微小なブランク部分(デバイス
パターンの無い場所)を測定場所として選択して種々の
方式で検出及び計測を行っている。
As this detection method, a general film thickness measuring device is often used for detecting the end point of the polishing process. A minute blank portion (where no device pattern is present) of the wafer cleaned after the process is selected as a measurement location, and detection and measurement are performed by various methods.

【0007】研磨平坦化工程において、より速いモニタ
方法としては、目的研磨層と異なった層へ研磨が進んだ
ときの摩擦変動を、ウェハ回転やパッドの回転のモータ
ートルクの変化によって検出する方法がある。
In the polishing and flattening step, as a faster monitoring method, a method of detecting a fluctuation in friction when polishing proceeds to a layer different from the target polishing layer by a change in motor torque of wafer rotation or pad rotation. is there.

【0008】他には、レーザ光をウェハ面に照射し、光
学干渉を利用して反射光強度の時間変動を追跡し膜厚計
測を行う方法がある。強度の時間変化を追跡し、所定値
になる時を以て終了点と判定する方法が多いが、ウェハ
のデバイスパターンに依存した不確定性と測定位置によ
る誤差、信号雑音の影響などのため、工程終了点を明確
に判断することが困難であることが指摘されている。
Another method is to irradiate a laser beam to a wafer surface, track the time variation of reflected light intensity using optical interference, and measure the film thickness. In many cases, the end point is determined when the intensity changes over time and reaches a predetermined value.However, due to the uncertainty depending on the device pattern of the wafer, errors due to the measurement position, and the effects of signal noise, the process ends. It is pointed out that it is difficult to judge points clearly.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のようなCMP工
程での終点検出の方法には各種あるが、今だ決定的とい
える方法が見つかっていない。
There are various methods for detecting the end point in the above-described CMP process, but no definitive method has yet been found.

【0010】たとえば膜厚計測機での計測は、十分な精
度が得られ、信頼性のあるデータは得られるものの、装
置そのものが大がかりなものになり、計測に時間もかか
り、工程へのフィードバックが遅くなる。
For example, measurement with a film thickness measuring instrument can obtain sufficient accuracy and reliable data, but the apparatus itself becomes large-scale, measurement takes time, and feedback to the process is required. Become slow.

【0011】また、モータートルクで工程終了点を検出
する方式は、簡便で高速ではあるが、層が明らかに異種
に変わったときを工程終了点として検知する場合にのみ
有効で、しかも精度の上で不十分である。
Although the method of detecting the process end point by the motor torque is simple and high-speed, it is effective only when detecting that the layer has clearly changed to a different type as the process end point, and is more accurate. Is not enough.

【0012】更にまた、レーザ光をウェハ面に照射する
方法は、ウェハのデバイスパターン種に依存した不確定
性と測定位置の誤差、更にはスラリー等に起因する信号
雑音の影響、以上を総合して信号の擾乱のため、工程終
了点を明確に判断することが困難であることが指摘され
ている。
Furthermore, the method of irradiating a laser beam onto a wafer surface combines the uncertainty and error of the measurement position depending on the device pattern type of the wafer, and the influence of signal noise caused by slurry and the like. It has been pointed out that it is difficult to clearly determine the process end point due to signal disturbance.

【0013】本発明は、以上の問題を解決し、信号に擾
乱があっても、且つ研磨層が明確に異なる種類に変化し
ない場合でも、研磨と同時(insitu)測定が可能
な研磨終了点の測定装置、及び測定方法、及び研磨装
置、及び半導体デバイス製造方法及び測定方法を記録し
た記録媒体を提供する。
[0013] The present invention solves the above-mentioned problems, and enables the in-situ measurement of the polishing end point even if the signal is disturbed and the polishing layer does not change to a clearly different type. Provided are a measuring device, a measuring method, a polishing device, and a recording medium on which a semiconductor device manufacturing method and a measuring method are recorded.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は第一に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光の片方または両方を検出して得られる信号
波形から測定する測定装置であり、前記信号波形から二
つ以上の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記二つ以
上の特徴量を用い論理演算を行い工程終了点を判定する
論理演算部と、を具えることを特徴とする測定装置を提
供する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention firstly sets a step of forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate, or a step end point in a step of removing the film. A measurement device that irradiates the substrate surface with light and measures a signal waveform obtained by detecting one or both of the reflected signal light and the transmitted signal light, and extracts two or more feature amounts from the signal waveform. There is provided a measuring apparatus, comprising: a feature amount extraction unit; and a logic operation unit that performs a logic operation using the two or more feature amounts to determine a process end point.

【0015】本手段に於ける測定装置が行う測定は主と
して工程終了点の検知である。第二に、前記信号波形
が、分光波形であり、且つ前記特徴量が、前記信号波形
中の極大値と、最大極大値と、極小値と、最小極小値
と、極大値/極小値と、最大極大値/最小極小値と、隣
接する極大値・極小値対に対する|極大値−極小値|
と、複数の前記極大値・極小値対に対する各|極大値−
極小値|の加算値と、前記信号波形の積分値と、前記各
特徴量の1回及び2回の時間微分係数の群と、前記時間
微分係数の正負の符号の群と、から成る特徴量群から選
ばれることを特徴とする請求項1記載の測定装置を提供
する。
The measurement performed by the measuring device in this means is mainly detection of the process end point. Secondly, the signal waveform is a spectral waveform, and the feature amount is a maximum value, a maximum value, a minimum value, a minimum value, a maximum value / a minimum value in the signal waveform, Maximum value / minimum value, and | maximum value−minimum value |
And each | maximum value− for a plurality of the maximum value / minimum value pairs.
A feature value comprising an addition value of the minimum value |, an integrated value of the signal waveform, a group of one and two time differential coefficients of each of the feature amounts, and a group of positive and negative signs of the time differential coefficient 2. The measuring device according to claim 1, wherein the measuring device is selected from the group.

【0016】第三に、前記論理演算部が、ファジイ推論
を使用して判定することを特徴とする請求項1〜2何れ
か1項記載の測定装置を提供する。第四に、前記ファジ
イ推論に於いて使用するメンバーッシップ関数を、前記
特徴量から演算した値により測定中にチューニングする
ことを特徴とする請求項3記載の測定装置を提供する。
Thirdly, there is provided the measuring device according to any one of claims 1 to 2, wherein the logical operation unit makes the determination using fuzzy inference. Fourthly, there is provided a measuring apparatus according to claim 3, wherein a membership function used in the fuzzy inference is tuned during measurement by a value calculated from the feature amount.

【0017】第五に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光の片方または両方を検出して得られる信号
波形から抽出される特徴量の変化から測定する測定装置
であり、前記信号波形から特徴量を抽出する特徴量抽出
部を具え、且つ前記信号波形が、分光波形であり、尚且
つ前記特徴量が、前記信号波形中の隣接する極大値・極
小値対に対する|極大値−極小値|、または複数の前記
極大値・極小値対に対する各|極大値−極小値|の加算
値、または前記信号波形の積分値であることを特徴とす
る測定装置を提供する。
Fifth, the step of forming an insulating film or a metal electrode film on the substrate, or the end point of the step of removing the film, is performed by irradiating the surface of the substrate with light and reflecting the reflected signal light or the transmitted signal light. It is a measuring device that measures from a change in a feature value extracted from a signal waveform obtained by detecting one or both of the above, comprising a feature value extraction unit that extracts a feature value from the signal waveform, and the signal waveform, Is a spectral waveform, and the feature amount is | maximum value-minimum value || for a pair of adjacent maximum value / minimum value in the signal waveform, or | maximum value |-each of a plurality of the maximum value / minimum value pairs. A measuring device characterized by being an added value of the minimum value | or an integrated value of the signal waveform.

【0018】第六に、前記特徴量を前記信号波形を規格
化した波形から抽出することを特徴とする請求項1〜5
何れか1項記載の測定装置を提供する。第七に、前記特
徴量を前記信号波形を回転補正した波形から抽出するこ
とを特徴とする請求項1〜6何れか1項記載の測定装置
を提供する。
Sixth, the characteristic amount is extracted from a waveform obtained by normalizing the signal waveform.
A measurement device according to any one of the preceding claims. Seventhly, there is provided the measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the characteristic amount is extracted from a waveform obtained by rotating and correcting the signal waveform.

【0019】第八に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光の片方または両方を検出して得られる信号
波形から測定する測定方法であり、前記信号波形から二
つ以上の特徴量を抽出する段階と、前記二つ以上の特徴
量を用い論理演算して判定を行う段階と、を具えること
を特徴とする測定方法を提供する。
Eighth, the step of forming an insulating film or a metal electrode film on the substrate or the step of removing the film is determined by irradiating the substrate surface with light and reflecting or transmitting signal light. A method of measuring from a signal waveform obtained by detecting one or both of the above, and extracting two or more features from the signal waveform, and performing a logical operation using the two or more features to determine And a measuring method comprising the steps of:

【0020】第九に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光の片方または両方を検出して得られた信号
波形から抽出される特徴量の変化により測定する測定方
法であり、前記信号波形が、分光波形であり、且つ前記
特徴量が、前記信号波形中の隣接する極大値・極小値対
に対する|極大値−極小値|、または複数の前記極大値
・極小値対に対する各|極大値−極小値|の加算値、ま
たは前記信号波形の積分値であることを特徴とする測定
方法を提供する。
Ninth, a step of forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate or an end point of the step of removing the film is performed by irradiating the substrate surface with light and reflecting or transmitting the reflected signal light or the transmitted signal light. Is a measurement method for measuring by a change in a feature value extracted from a signal waveform obtained by detecting one or both of the signal waveforms, wherein the signal waveform is a spectral waveform, and the feature value is included in the signal waveform. | Maximum value-minimum value | for an adjacent local maximum value / minimum value pair, or the sum of each | maximum value-minimum value | of a plurality of the maximum value / minimum value pairs, or the integral value of the signal waveform. And a measuring method characterized by the following.

【0021】ここで、第2、第5、及び第9の手段に於
ける極大値/極小値と、最大極大値/最小極小値は各々
極大値を極小値で除算した値と、最大極大値を最小極小
値で除算した値を示し、|極大値−極小値|は極大値か
ら極小値を減算した値の絶対値を示す。
Here, the maximum value / minimum value and the maximum maximum value / minimum minimum value in the second, fifth, and ninth means are respectively a value obtained by dividing the maximum value by the minimum value, and a maximum value. Is divided by the minimum minimum value, and | maximum value−minimum value | indicates the absolute value of the value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value.

【0022】第十に、基板を保持する保持部と、研磨体
と、請求項1〜7何れか1項記載の測定装置と、を具
え、前記基板と前記研磨体との間に研磨剤を介在させた
状態で、前記基板と前記研磨体との間に荷重を加え、双
方の間に相対運動を与えることにより基板を研磨する際
に、工程終了点の測定が可能なようにされたことを特徴
とする研磨装置を提供する。
Tenthly, it comprises a holding portion for holding a substrate, a polishing body, and the measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein an abrasive is provided between the substrate and the polishing body. When a load is applied between the substrate and the polishing body in a state where the substrate is interposed and a substrate is polished by applying a relative motion between the two, the end point of the process can be measured. The present invention provides a polishing apparatus characterized by the following.

【0023】第十一に、請求項10記載の研磨装置を用
いて半導体ウェハの表面を研磨する段階を具えることを
特徴とする半導体デバイス製造方法を提供する。第十二
に、コンピュータを「請求項1〜7の何れか1項記載の
特徴量抽出部及び論理演算部、または特徴量抽出部」と
して機能させるための信号処理プログラムを記録した機
械読み取り可能な記録媒体を提供する。
Eleventhly, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of polishing a surface of a semiconductor wafer by using the polishing apparatus according to the tenth aspect. Twelfth, a machine readable recording of a signal processing program for causing a computer to function as the “feature amount extraction unit and logical operation unit or feature amount extraction unit according to any one of claims 1 to 7”. A recording medium is provided.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明では、工程終了点の検知の
ためにウェハ上の薄膜の光学的計測を行うことを試み
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, an attempt was made to optically measure a thin film on a wafer in order to detect a process end point.

【0025】薄膜の膜厚計測を光学的に行なう方法は種
々知られており、干渉現象を用いる方式においても、か
なりの精度が実現されている。しかし、いずれも( 多層
膜含む) ブランク膜計測についてのものである。本発明
が対象とするのは、ブランク膜だけでなく、デバイスパ
ターン( 下地パターン) が形成された基板(ウェハ)で
あって、ブランク膜のようには二次元的に一様でない部
分が対象となる。この場合、ブランク膜から単純に予測
される信号は得られない。
Various methods of optically measuring the thickness of a thin film are known, and considerable accuracy is realized even in a method using an interference phenomenon. However, all of them relate to blank film measurement (including multilayer film). The object of the present invention is not only a blank film, but also a substrate (wafer) on which a device pattern (underlying pattern) is formed. Become. In this case, a signal simply predicted from the blank film cannot be obtained.

【0026】そこで、本発明は測定のために、多波長成
分の光源を用い、多波長成分の光をウェハに照射し、反
射光の波長依存性即ち分光特性を分析することにより測
定を行う。多波長成分の光源としては好ましくは、白色
光源を用いる。白色光源を用いた場合、照射は白色光を
そのまま照射しても、これを分光した成分を経時的に照
射してもどちらでも良い。また、この白色光源として
は、通常の連続的に比較的広いスペクトル光を発する光
源でなくて、比較的半値幅の狭い複数のスペクトルの光
を発光する光源であっても、更にまた、赤外光源であっ
ても、紫外光源であっても用いることができる。
Therefore, in the present invention, the measurement is performed by using a light source of a multi-wavelength component, irradiating the wafer with the light of the multi-wavelength component, and analyzing the wavelength dependence of the reflected light, that is, the spectral characteristics. Preferably, a white light source is used as the light source of the multi-wavelength component. When a white light source is used, the irradiation may be either white light as it is, or a component obtained by spectrally irradiating the white light over time. Further, the white light source may be a light source that emits light of a plurality of spectra having a relatively narrow half-value width, instead of a light source that normally emits a relatively wide spectrum light. A light source or an ultraviolet light source can be used.

【0027】照射方式には、ここではウェハの被研磨面
側から照射する方式を説明するが、これに限らず、赤外
域での多波長成分光源を用いることにより、ウェハ裏面
(被研磨面と対向する面)からの照射を行う方式( この
場合、反射光を検出する場合と、透過光を検出する場合
とがある) を取ることも可能である。
As the irradiation method, a method of irradiating from the polished surface side of the wafer will be described here. However, the irradiating method is not limited to this. It is also possible to adopt a method of performing irradiation from the opposite surface (in this case, there are cases where reflected light is detected and cases where transmitted light is detected).

【0028】また、照射光のスポット径は、パターンの
最小単位に比較して大きくすることが好ましい。こうし
た場合、分光特性の波形は、複雑な干渉効果のため、ブ
ランク膜とは大きく異なったものとなる。ここでパター
ンの最小単位とは、例えば図14の平面図で概略を示し
たパターンに対して一次元方向について示すように、周
期構造を有するパターンの最小繰り返し単位のことであ
る。
It is preferable that the spot diameter of the irradiation light be larger than the minimum unit of the pattern. In such a case, the waveform of the spectral characteristic is significantly different from that of the blank film due to a complicated interference effect. Here, the minimum unit of the pattern is, for example, the minimum repetition unit of a pattern having a periodic structure as shown in a one-dimensional direction with respect to the pattern schematically shown in the plan view of FIG.

【0029】以下、本発明の実施形態を図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1は、本発明を説明するための
CMP研磨装置の概略図である。研磨パッド3と定盤4
に透光窓5を設け、ウェハの被研磨面への照射光と反射
信号光とを通過可能とした以外は、図12の従来のCM
P研磨装置と同じであるので、研磨自体の動作説明は冗
長を避けるために省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a CMP polishing apparatus for explaining the present invention. Polishing pad 3 and surface plate 4
The conventional CM shown in FIG. 12 except that a light-transmitting window 5 is provided so as to allow irradiation light to the polished surface of the wafer and reflected signal light to pass through.
Since the operation is the same as that of the P polishing apparatus, the description of the operation of the polishing itself is omitted to avoid redundancy.

【0030】図1の研磨装置は、図12の研磨装置で説
明したような動作でウェハ2の被研磨面を研磨する。本
発明では研磨の際に研磨終了点測定装置30が研磨終了
点を測定する。
The polishing apparatus shown in FIG. 1 polishes the surface to be polished of the wafer 2 by the operation described with reference to the polishing apparatus shown in FIG. In the present invention, the polishing end point measuring device 30 measures the polishing end point during polishing.

【0031】図1の30で示された研磨終了点測定装置
は、白色光源9、レンズ11〜13、ビームスプリッタ
10、受光部6、信号処理部8を具える。ここで、白色
光源としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タン
グステンランプ、白色LED、等を用いることができ
る。ビームスプリッタ10としては光学薄膜タイプの振
幅分割型が好ましく、また、窓材が一般的に有する複屈
折性が測定に及ぼす悪影響を軽減するために無偏光タイ
プが好ましい。更に、信号処理部8としては、好ましく
はコンピュータが用いられる。
The polishing end point measuring device indicated by 30 in FIG. 1 includes a white light source 9, lenses 11 to 13, a beam splitter 10, a light receiving section 6, and a signal processing section 8. Here, as the white light source, a xenon lamp, a halogen lamp, a tungsten lamp, a white LED, or the like can be used. The beam splitter 10 is preferably an optical thin film type of an amplitude division type, and a non-polarization type is preferable in order to reduce an adverse effect on birefringence which a window material generally has on measurement. Further, a computer is preferably used as the signal processing unit 8.

【0032】白色光源から発する照射光は、レンズ11
を透過し、ビームスプリッタ10を透過し、レンズ12
を透過して透光窓5を通過してウェハ2の被研磨面に照
射される。透光窓5には好ましくは透明窓材15が嵌め
込まれており、材料としてはポリカーボネート、アクリ
ル、等が用いられる。ウェハ2からの反射信号光は、レ
ンズ12を再び透過し、ビームスプリッタ10を反射
し、レンズ13を透過し、受光部6で受光される。受光
部6は反射信号光に応じた光信号を信号処理部8に送
る。この信号処理部8は特徴量抽出部と論理演算部を具
える。
The irradiation light emitted from the white light source is
Through the beam splitter 10 and through the lens 12
Through the light-transmitting window 5 to irradiate the surface of the wafer 2 to be polished. A transparent window material 15 is preferably fitted into the translucent window 5, and polycarbonate, acrylic, or the like is used as a material. The reflected signal light from the wafer 2 passes through the lens 12 again, reflects on the beam splitter 10, passes through the lens 13, and is received by the light receiving unit 6. The light receiving unit 6 sends an optical signal corresponding to the reflected signal light to the signal processing unit 8. The signal processing unit 8 includes a feature amount extraction unit and a logical operation unit.

【0033】ここで信号処理部にコンピュータを用いた
場合の信号処理部の構成を図5に示す。図5にて、コン
ピュータ30の内部には、CPU(中央処理装置)31
が設けられ、CPU31には、キーボードやマウスから
なる入力装置34、ハードディスク36、メモリ37、
インターフェースボード33、及びインターフェースボ
ード32が接続される。更に必要に応じてCPU31に
は、モニタ装置が接続される。
FIG. 5 shows the configuration of the signal processing unit when a computer is used as the signal processing unit. In FIG. 5, a CPU (central processing unit) 31 is provided inside a computer 30.
The CPU 31 includes an input device 34 including a keyboard and a mouse, a hard disk 36, a memory 37,
The interface boards 33 and 32 are connected. Further, a monitor device is connected to the CPU 31 as necessary.

【0034】また、CPU31には、CD−ROMドラ
イブ装置35が接続され、このCD−ROMドライブ装
置35に、信号処理プログラム、およびそのインストー
ルプログラムを記録したCD−ROM38が挿入される
と、CPU31は、このインストールプログラムによ
り、信号処理プログラムを展開し、ハードディスク36
に実行可能な状態で格納する。プログラムを記録した媒
体がフロッピー(登録商標)ディスクのときは、CD−
ROMドライブ装置35の替わりにフロッピーディスク
ドライブ装置を用いる。
A CD-ROM drive 35 is connected to the CPU 31. When a CD-ROM 38 in which a signal processing program and its installation program are recorded is inserted into the CD-ROM drive 35, the CPU 31 With this installation program, the signal processing program is expanded and the hard disk 36
In the executable state. When the medium on which the program is recorded is a floppy (registered trademark) disk, a CD-
A floppy disk drive is used instead of the ROM drive 35.

【0035】信号処理部にコンピュータを用いた場合、
特徴量抽出部は、図16のS2、及び図17のS32、
及び図18のS42にて、CPU31が「特徴量を抽出
する機能」に対応し、論理演算部は、図16では、CP
U31が「メンバーシップ関数のチューニングを行い
(S3)、各特徴量の合致度を計算し(S4)、各々の
ファジイルールの結果を計算し(S5)、ファジイ推論
の最終結果を計算し(S6)、デファジフィケーション
を行い(S7)、デファジフィケーションの値が設定値
に達したかどうかを判断する(S8)機能」に対応す
る。また、論理演算部は、図17では、CPU31が
「論理演算アルゴリズムに基づいて論理演算し(S3
3)、論理演算結果が工程終了点条件を充たすかどうか
を判断する(S34)機能」に対応する。
When a computer is used for the signal processing unit,
The feature amount extraction unit performs S2 in FIG. 16 and S32 in FIG.
Also, in S42 of FIG. 18, the CPU 31 corresponds to the “function of extracting a feature amount”, and the logical operation
U31 tunes the membership function (S3), calculates the degree of matching of each feature (S4), calculates the result of each fuzzy rule (S5), and calculates the final result of fuzzy inference (S6). ), Performs defuzzification (S7), and determines whether the value of defuzzification has reached a set value (S8). In FIG. 17, the logical operation unit performs the logical operation based on the logical operation algorithm (S3
3) function of determining whether or not the result of the logical operation satisfies the process end point condition (S34) ".

【0036】図2は、光信号の波形の一例を示す。この
光信号は分光信号であり、横軸は、分光器(図示せず)
のチャンネル(図2では117ch分、波長420nm
〜800nmに相当する)を示し、縦軸は反射率を示
す。この分光信号を得るためには、反射信号光を分光し
た光を受光するか、白色光を分光した光を照射光とする
必要があるが、分光器は図1には図示されていない。図
1を参照すれば分かるように、定盤4は、回転している
ので、透光窓5もまたウェハ2や照射光軸に対して回転
し、透光窓5が照射光の位置に回転してくる度毎(通常
は定盤4が1回転する間に1回)に図2のような信号波
形が得られる。本発明は、この信号波形に基づいて工程
終了点を判定する。
FIG. 2 shows an example of a waveform of an optical signal. This optical signal is a spectral signal, and the horizontal axis is a spectroscope (not shown).
Channel (117 channels in FIG. 2, wavelength 420 nm)
800800 nm), and the vertical axis indicates the reflectance. In order to obtain this spectral signal, it is necessary to receive light obtained by splitting the reflected signal light or to use light obtained by splitting white light as irradiation light, but the spectroscope is not shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, the platen 4 is rotating, so that the light transmitting window 5 also rotates with respect to the wafer 2 and the irradiation optical axis, and the light transmitting window 5 rotates to the position of the irradiation light. A signal waveform as shown in FIG. 2 is obtained each time it is performed (usually once during rotation of the platen 4). The present invention determines the process end point based on this signal waveform.

【0037】図2を見てわかる通り、信号波形には多く
のノイズ要素が含まれている。そのため前処理として、
信号波形のスムージング処理を行う。図3にスムージン
グ処理を行った後の信号波形を16例示している。この
16例は、各々、ある種類のデバイスのパターンを有す
るウエハを研磨したときに、定盤4が1回転する度毎に
連続して取得した信号波形であり、横軸は波長、縦軸は
反射率に対応する。各信号波形のグラフの中央上部に信
号波形取得番号(以後信号番号と呼ぶ)を表示してあ
る。したがって、図3には連続した信号番号の32番目
(左上)から47番目(右下)が示されている。この例
の場合の研磨終了点は、信号番号が45番目の時点であ
る。この45番目の信号をその前後の44番目の信号、
46番目の信号と較べてみると分かるように、これらの
信号の間には明確な差異は見つけられない。図3は特
に、研磨終了点がわかりにくいデバイスウェハを選んだ
訳でなく、一般的に信号変化は、研磨終了点前後で明確
な変化を示さず、その変化は極めて微妙であり、曖昧性
が強いことが経験的に分かっている。
As can be seen from FIG. 2, the signal waveform contains many noise elements. Therefore, as preprocessing,
Performs a smoothing process on the signal waveform. FIG. 3 illustrates 16 signal waveforms after performing the smoothing process. In each of the 16 examples, when a wafer having a pattern of a certain type of device is polished, the signal waveforms are continuously obtained each time the platen 4 makes one rotation, and the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the wavelength. Corresponds to reflectivity. A signal waveform acquisition number (hereinafter referred to as a signal number) is displayed at the upper center of the graph of each signal waveform. Therefore, FIG. 3 shows the 32nd (upper left) to 47th (lower right) consecutive signal numbers. In this example, the polishing end point is the time point when the signal number is 45. This 45th signal is the 44th signal before and after it,
As can be seen by comparison with the 46th signal, no clear difference is found between these signals. FIG. 3 does not particularly select a device wafer whose polishing end point is difficult to understand. Generally, the signal change does not show a clear change before and after the polishing end point, and the change is extremely subtle and has ambiguity. We know empirically that it is strong.

【0038】このように、極めて曖昧で且つ微妙な信号
変化を適切に捉えるために、本発明では先ず第一に信号
波形から適当な特徴量を抽出し、この特徴量の変化に基
づいて研磨終了点を検知する。更には、これら特徴量を
複数組み合わせた論理演算により研磨終了点を検知す
る。
As described above, in order to appropriately capture an extremely vague and subtle signal change, the present invention first extracts an appropriate feature from the signal waveform, and finishes polishing based on the change in the feature. Detect points. Further, the polishing end point is detected by a logical operation combining a plurality of these feature amounts.

【0039】図4には、この特徴量を説明するための信
号波形が二つ示されている。これら信号波形は分光波形
であり、下の曲線は図3の信号番号33に対応する。こ
こでは特徴量として極大値と極小値とを選んでおり、こ
の信号波形上に、◇により極大値が、+により極小値が
示されている。この極大値と極小値とは、信号波形に平
滑化微分を行うことにより演算(抽出)することができ
る。これら極大値と極小値の位置(波長,反射率)が特
徴量となるが、本実施例では反射率を用いた。これら特
徴量の抽出に当たっては、信号波形の大きさは、好まし
くは規格化される。この規格化は、照射光源強度の変動
や、レンズ等から成る光学系の透過率の変動や、受光部
の受光感度の変動や、スラリーの変動等の、ウェハの研
磨状態の変化とは無関係に変動する外乱成分が信号に与
える影響を軽減するために行う。規格化の方法として
は、信号波形中に基準点を指定し、この基準点の大きさ
を基準値とするように信号波形の大きさを補正する。基
準点としては、信号波形が分光波形の場合、所定のスペ
クトル範囲中の所定の波長に於ける反射率、または所定
のスペクトル範囲中の反射率の最大極大値、または所定
のスペクトル範囲中の最大反射率の群から選ばれた一つ
を選ぶことが好ましいが、これらに限定されるものでは
ない。図4の例では、信号波形の最大極大値を所定の基
準値(この場合は1)にする規格化が行われた。具体的
には、波形の規格化は、信号波形を複数の極大値のうち
最大の極大値で割り算することにより行うことができ
る。図4の上の曲線が、規格化した信号波形を示す。こ
の信号波形の規格化は、特徴量として極大値や極小値を
抽出するときのみならず、他のあらゆる特徴量を抽出す
る際に好ましく行われ、そのために、特徴量の抽出の演
算はすべてこの規格化波形を対象にして行われることが
好ましい。
FIG. 4 shows two signal waveforms for explaining the characteristic amount. These signal waveforms are spectral waveforms, and the lower curve corresponds to signal number 33 in FIG. Here, a maximum value and a minimum value are selected as the feature amounts. On this signal waveform, the maximum value is indicated by ◇, and the minimum value is indicated by +. The maximum value and the minimum value can be calculated (extracted) by performing smoothing differentiation on the signal waveform. The positions (wavelength, reflectance) of the local maximum value and the local minimum value are feature amounts. In this embodiment, the reflectance is used. In extracting these features, the magnitude of the signal waveform is preferably normalized. This standardization is performed independently of changes in the polishing state of the wafer, such as fluctuations in the intensity of the irradiation light source, fluctuations in the transmittance of the optical system including lenses, fluctuations in the light-receiving sensitivity of the light-receiving unit, and fluctuations in the slurry. This is performed to reduce the influence of a fluctuating disturbance component on the signal. As a standardization method, a reference point is designated in a signal waveform, and the size of the signal waveform is corrected so that the size of the reference point is used as a reference value. As the reference point, when the signal waveform is a spectral waveform, the reflectance at a predetermined wavelength in a predetermined spectral range, the maximum value of the reflectance in the predetermined spectral range, or the maximum value in the predetermined spectral range. It is preferable to select one selected from the group of the reflectance, but the present invention is not limited thereto. In the example of FIG. 4, the normalization is performed such that the maximum value of the signal waveform is a predetermined reference value (in this case, 1). Specifically, waveform normalization can be performed by dividing the signal waveform by the largest local maximum value among a plurality of local maximum values. The upper curve in FIG. 4 shows the normalized signal waveform. This normalization of the signal waveform is preferably performed not only when extracting a maximum value or a minimum value as a feature value, but also when extracting any other feature value. It is preferable to perform the processing on the normalized waveform.

【0040】更に特徴量の抽出に際して、規格化を行っ
た後に、規格化された基準点を中心に信号波形を回転補
正することが好ましい。これを行う理由は信号波形から
スラリーの影響を除去するためである。反射信号光はス
ラリーを透過して来るので、取得された信号波形にはス
ラリーにより散乱等の影響を受け変動した成分が含まれ
ている。この変動量は、スラリー濃度に比例し、且つ波
長依存性を受ける。変動量は、一般に短波長側ほど大き
いので、スラリー濃度が高い程、信号波形は右上がり傾
向を強める。この様子を図15に示す。この信号波形の
図15(b)や図15(c)の状態で後出の特徴量Si
gmaやSumPBを抽出すると、その値は、スラリー
が無いときの図15(a)のときのものとは異なり、し
かもスラリー濃度依存性を受ける。つまり、特徴量の大
きさが、膜厚などウェハ本来の情報以外にスラリー濃度
により左右されてしまい、工程終了点の測定精度を低下
させてしまうのである。そこで、信号波形を補正し、信
号波形を図15(a)の状態に戻す。補正方法として
は、図15(b)や図15(c)の信号波形の規格化さ
れた基準点(右上の各×印の点)の回りに信号を傾きを
減らす方向に回転するのである。このとき傾きは、信号
波形を一次曲線で近似し、その勾配から判断する。信号
波形の回転補正の方法としては、この回転による方法以
外に、別途ブランクミラー等で測定したスラリーの特性
を参照値として、信号波形をスラリーの特性で除算する
方法がある。勿論この第二の方法の場合には、この除算
の後に規格化が行われる。
Further, when extracting the characteristic amount, it is preferable that after the normalization, the signal waveform is rotationally corrected about the standardized reference point. The reason for doing this is to remove the effects of slurry from the signal waveform. Since the reflected signal light is transmitted through the slurry, the acquired signal waveform contains a component which fluctuates under the influence of scattering or the like due to the slurry. This variation is proportional to the slurry concentration and is wavelength dependent. Since the fluctuation amount is generally larger on the shorter wavelength side, the higher the slurry concentration, the stronger the signal waveform tends to rise to the right. This is shown in FIG. In the state of FIG. 15 (b) and FIG. 15 (c) of this signal waveform,
When gma and SumPB are extracted, their values are different from those in the case of FIG. 15A when there is no slurry, and are dependent on the slurry concentration. In other words, the magnitude of the feature amount is affected by the slurry concentration other than the information inherent in the wafer such as the film thickness, and the measurement accuracy at the process end point is reduced. Therefore, the signal waveform is corrected, and the signal waveform is returned to the state shown in FIG. As a correction method, the signal is rotated around a standardized reference point (point indicated by each X mark in the upper right) of the signal waveform in FIG. 15B or FIG. At this time, the slope is determined by approximating the signal waveform by a linear curve and determining the slope. As a method of correcting the rotation of the signal waveform, there is a method of dividing the signal waveform by the characteristic of the slurry, using the characteristic of the slurry separately measured by a blank mirror or the like as a reference value, in addition to the method by this rotation. Of course, in the case of this second method, normalization is performed after this division.

【0041】他の特徴量としては、信号波形中の最大極
大値、または最小極小値、または極大値/極小値、また
は最大極大値/最小極小値、または隣接する極大値・極
小値対に対する|極大値−極小値|、または複数の前記
極大値・極小値対に対する各|極大値−極小値|の加算
値即ちΣ|極大値−極小値|、または信号波形の積分
値、または前記各特徴量の1回微分係数、または前記各
特徴量の2回微分係数を用いることができる。
As other characteristic values, the maximum value or the minimum value in the signal waveform, or the maximum value / minimum value, the maximum value / minimum value, or the pair of adjacent maximum value / minimum value | Maximum value-minimum value |, or an addition value of each | maximum value-minimum value | with respect to a plurality of said maximum value / minimum value pairs, that is, Σ | maximum value-minimum value | The first derivative of the quantity or the second derivative of each feature can be used.

【0042】ここで、特に、前記複数の前記極大値・極
小値対に対する各|極大値−極小値|の加算値で得られ
る特徴量は、極大値と極小値の差(Sum OF Pe
akto Bottom)の意味で簡略的に、SumP
Bと呼ぶ。図4に於いて、SumPBは、規格化波形の
隣り合う◇と+に対応する山と谷との標高差の合計であ
り、((◇1)−(+1))+((◇2)−(+2)+
((◇3)−(+3))により求められる。
Here, in particular, the feature amount obtained by adding each of the | maximum value−minimum value | to the plurality of the maximum value / minimum value pairs is a difference between the maximum value and the minimum value (Sum OF Pe).
akato Bottom)
Called B. In FIG. 4, SumPB is the sum of elevation differences between peaks and valleys corresponding to adjacent ◇ and + of the normalized waveform, and is (((1) − (+ 1)) + ((◇ 2) − (+2) +
((◇ 3) − (+ 3)).

【0043】更に、前記信号波形の積分値を簡略的にS
igmaと呼ぶ。図4に於いて、Sigmaは、規格化
波形と波長軸と縦軸(反射率軸)で囲まれた面積とな
る。さらに、SumPBの時間微分、または、Sigm
aの時間微分を特徴量として用いる場合、これを図3の
場合に当てはめると、SumPBの時間微分は、各信号
番号に於ける規格化信号(図3は原信号のみが表示され
ている)に対するSumPBの傾き、即ち隣接する信号
番号間(例えば44と45間)でのSumPBの差であ
る。Sigmaの時間微分は、各信号番号に於ける規格
化信号に対するSigmaの傾き、即ち隣接する信号番
号間(例えば44と45間)でのSigmaの差であ
る。
Further, the integral value of the signal waveform is simply represented by S
igma. In FIG. 4, Sigma is an area surrounded by the normalized waveform, the wavelength axis, and the vertical axis (reflectance axis). Further, the time derivative of SumPB or Sigma
When the time derivative of “a” is used as a feature value, and this is applied to the case of FIG. 3, the time derivative of SumPB is calculated for the normalized signal (only the original signal is shown in FIG. 3) at each signal number. The slope of SumPB, that is, the difference of SumPB between adjacent signal numbers (for example, between 44 and 45). The time derivative of Sigma is the gradient of Sigma with respect to the normalized signal at each signal number, that is, the difference of Sigma between adjacent signal numbers (for example, between 44 and 45).

【0044】ところで、半導体デバイスウェハの、パタ
ーン面からの反射光は、パターンを構成するデバイス(
積層薄膜) の各層、各部分からの光波の重ね合わせと考
えることができ、この重ね合わされた結果の反射信号光
の分光波形は、複雑な干渉効果のため、( 例え最上層の
膜厚が同じであっても) ブランク膜とは大きく異なった
ものになる。図13は、この干渉の概念を説明する説明
図である。図13は、一つのデバイスウェハの断面を示
す。図13にて、18は金属電極層、19は誘電体層、
21は下層部分、20は照射光スポット、そして10
0、200、300、a、bは、各々、デバイスの( 積
層薄膜) の各層、各部分からの反射光波を示し、これら
の光波が相互に複雑な干渉をした結果が反射信号光にな
るのである。
By the way, the reflected light from the pattern surface of the semiconductor device wafer reflects the device (
It can be considered as a superposition of light waves from each layer and each part of the (stacked thin film), and the spectral waveform of the reflected signal light resulting from this superposition is due to complicated interference effects (for example, when the film thickness of the top layer is the same). (Even though) it is very different from the blank film. FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the concept of this interference. FIG. 13 shows a cross section of one device wafer. In FIG. 13, 18 is a metal electrode layer, 19 is a dielectric layer,
21 is a lower layer part, 20 is an irradiation light spot, and 10
Reference numerals 0, 200, 300, a, and b denote reflected light waves from each layer and each portion of the (laminated thin film) of the device, respectively. Since the result of the interference of these light waves with each other becomes a reflected signal light, is there.

【0045】このような反射信号光から得られた信号波
形から、測定対象の膜厚を直接に計算し、研磨状態の判
定を行うことは、一般的には容易ではない。更に、分光
波形の解析の困難性の他に、分光波形に不安定性を与え
る擾乱の問題がある。
It is generally not easy to directly calculate the thickness of the object to be measured from the signal waveform obtained from the reflected signal light and determine the polishing state. Further, in addition to the difficulty in analyzing the spectral waveform, there is a problem of disturbance that gives instability to the spectral waveform.

【0046】これらの擾乱の主要な第一は、スラリーで
ある。図1の場合には、透光窓5にある窓板15の上面
に付着したスラリーである。照射光と反射信号光が透過
するスラリー層厚は、研磨中に不規則に変動したり、ス
ラリー成分が不規則に変動するので、このスラリーは、
信号波形に予測困難なノイズを与える。
A major first of these disturbances is the slurry. In the case of FIG. 1, the slurry is the slurry adhered to the upper surface of the window plate 15 in the light transmitting window 5. The slurry layer thickness through which the irradiation light and the reflected signal light are transmitted fluctuates irregularly during polishing and the slurry component fluctuates irregularly.
Gives unpredictable noise to the signal waveform.

【0047】その第二は、図1により分かるように、定
盤4の回転により透光窓が照射光を横切り、測定する度
毎に、照射光スポットが、前の照射位置とは異なる位置
を照射し測定することにより生じる擾乱である。この擾
乱は、一般的に避けられない、残膜厚のウェハ上に於け
る不均一性のためや、異なる位置の異なるパターン種を
測定するために、予測困難なノイズを与える。 [実施形態1]以上のように、ここで取り扱うのは、解
析が困難であり、且つ擾乱の影響を受けた信号である。
そのために、本発明では、研磨状態を捉え得る特徴量を
信号波形から複数抽出し、これらの特徴量をファジイ推
論を用いて論理演算することを試みた。
Secondly, as can be seen from FIG. 1, the rotation of the surface plate 4 causes the light-transmitting window to cross the irradiation light, and every time measurement is performed, the irradiation light spot moves to a position different from the previous irradiation position. Disturbance caused by irradiation and measurement. This disturbance gives unpredictable noise due to inevitable non-uniformity of the remaining film thickness on the wafer and measurement of different pattern types at different positions. [Embodiment 1] As described above, what is handled here is a signal that is difficult to analyze and is affected by disturbance.
For this purpose, the present invention has attempted to extract a plurality of feature amounts capable of capturing a polishing state from a signal waveform and logically operate these feature amounts using fuzzy inference.

【0048】本実施形態のファジイ推論においては、以
下のような特徴量を用いたが、他の特徴量群も用いるこ
とができ、これらは、ウェハの種類等に応じて実験また
は理論的検討に基づいて選定される。
In the fuzzy inference of the present embodiment, the following feature values are used. However, other feature value groups can also be used. These feature values are used for experiments or theoretical studies according to the type of wafer. Is selected based on

【0049】本実施形態で用いたのは、SumPB、
Sigma、SumPBの1回微分係数、Sig
maの1回微分係数、SumPBの2回微分係数、
Sigmaの2回微分係数の6個の特徴量である。
In this embodiment, SumPB,
Sigma, 1st derivative of SumPB, Sig
ma first derivative, SumPB second derivative,
These are six feature quantities of Sigma's second derivative.

【0050】また、ファジイルールとしては、特に限定
されることはなく、ウェハの種類等に応じて実験または
理論的検討に基づいて適宜選定される。本実施形態では
以下の二つのルールを用いた。これらのルールはファジ
イルールに於ける「また」で結びつけられる。 ルール1:が大きい、且つが小さい、且つが小さ
い、且つが小さい、且つが負であり、且つが正な
らば、終点は近い。また、 ルール2:が小さいか、またはが大きいか、または
が大きいか、またはが大きいか、またはが正か、
またはが負ならば、終点は遠い。
The fuzzy rule is not particularly limited, and is appropriately selected based on experiments or theoretical studies according to the type of wafer and the like. In the present embodiment, the following two rules are used. These rules are linked by "again" in the fuzzy rules. Rule 1: If large, small, small, small, small, negative, and positive, the end points are close. Rule 2: is small, large, large, large, large, or positive,
If it is negative, the end point is far.

【0051】ここで、ルール1、2の各「 大きい」「 小
さい」はそれぞれメンバーシップ関数に基づいたもので
ある。図6の上図にSumPBの、そして下図にSig
maのメンバーシップ関数を、図7に上記ファジイルー
ルのメンバーシップ関数表現を示す。
Here, each of "large" and "small" in rules 1 and 2 is based on a membership function. The upper figure of FIG. 6 shows SumPB, and the lower figure shows Sig.
FIG. 7 shows a membership function expression of the fuzzy rule.

【0052】ここでメンバーシップ関数は、ファジイル
ールで、「 大きい」「 小さい」という曖昧な言葉の、大
きいという事実、または小さいという事実に対する合致
の度合い(合致度)を示す関数である。尚、ここでのフ
ァジイ推論は菅野方式(Sugeno,M.,Industrial app
lications of fuzzy control,Elsevier Science Pub.C
o.,1985)を使用している。このメンバーシップ関数
は、各特徴量毎に事前に予備実験や計算結果等に基づい
て決定される。
Here, the membership function is a function indicating the degree of matching (the degree of matching) of the vague words “large” and “small” to the fact that it is large or small, in the fuzzy rule. The fuzzy inference here is based on the Sugano method (Sugeno, M., Industrial app.
lications of fuzzy control, Elsevier Science Pub.C
o., 1985). This membership function is determined in advance for each feature amount based on preliminary experiments, calculation results, and the like.

【0053】図6の上図に於いて、横軸はSumPBの
値、縦軸はマッチングの度合い(合致度)を示す。Su
mPBの値が1.6以上のときに、「 大きい」のメンバ
ーシップ関数が1であり、「 小さい」のメンバーシップ
関数が0であることは、SumPBの値が1.6以上の
ときに、SumPBの値と「 大きい」との合致度は1で
あり、「 小さい」との合致度は0であることを示す。ま
た、SumPBの値が0.8以下のときに、「 小さい」
のメンバーシップ関数が1であり、「 大きい」のメンバ
ーシップ関数が0であることは、SumPBの値が0.
8以下のときに、SumPBの値の「 小さい」との合致
度は1であり、「 大きい」との合致度は0であることを
示す。更に、SumPBの値が0.8を超え1.6未満
のときに、「大きい」との合致度も「 小さい」との合致
度も両方ともに0以上1以下の値を取り、SumPBの
この領域が、「大きい」とも「小さい」ともつかない領
域である。
In the upper part of FIG. 6, the horizontal axis represents the value of SumPB, and the vertical axis represents the degree of matching (degree of matching). Su
When the value of mPB is 1.6 or more, the membership function of “large” is 1 and the membership function of “small” is 0, which means that when the value of SumPB is 1.6 or more, The matching degree between the value of SumPB and “large” is 1, and the matching degree with “small” is 0. When the value of SumPB is 0.8 or less, “small”
Is 1 and the membership function of “large” is 0, which means that the value of SumPB is 0.
When the value is 8 or less, the degree of matching of the value of SumPB with “small” is 1, and the degree of matching with the value of “large” is 0. Further, when the value of SumPB is more than 0.8 and less than 1.6, both the degree of matching with “large” and the degree of matching with “small” take a value of 0 or more and 1 or less. However, it is an area that cannot be said to be “large” or “small”.

【0054】図6の下図に於いてSigmaのルール1
の「小さい」とルール2の「大きい」との各々のメンバ
ーシップ関数を示すが、これの意味はSumPBの場合
と同様に解釈すれば良い。
In the lower diagram of FIG. 6, Sigma rule 1
The membership functions of “small” and “large” in Rule 2 are shown, and their meanings may be interpreted in the same manner as in SumPB.

【0055】次に、図7において、(1)、(2)、(3)、
(4)、(5)、及び(6)は、各々前出のSumPB、Sig
ma、SumPBの1回微分係数(SumPB−Dif
f)、Sigmaの1回微分係数(Sigma−Dif
f)、SumPBの2回微分係数(SumPB−Dif
f2)、及びSigmaの2回微分係数(Sigma−
Diff2)に対するメンバーシップ関数である。上下
2列の内、上列は、ルール1に対するものであり、下列
は、ルール2に対するものである。ここで、(1)及び(2)
は、図6で示したメンバーシップ関数をルール1とルー
ル2に分けて、且つ縮小して表示したものである。
(3)、(4)、(5)、及び(6)の各メンバーシップ関数にて、
各横軸は各特徴量の値であり、縦軸はルール1、ルール
2の各々に対する合致度(0〜1)である。また、各メ
ンバーシップ関数の各縦軸に平行な各直線は、ある信号
番号に対する、、、、、及びの各特徴量の
入力値であり、各々2.50、75、0.12、2.5
0、−1.00、及び1.00である。これら各直線と
各メンバーシップ関数との各交点が、各々の特徴量の合
致度である。
Next, in FIG. 7, (1), (2), (3),
(4), (5) and (6) are SumPB and Sig described above, respectively.
ma, the first derivative of SumPB (SumPB-Dif
f), Sigma's first derivative (Sigma-Dif)
f), the second derivative of SumPB (SumPB-Dif)
f2) and Sigma's second derivative (Sigma-
Diff2) is a membership function. Of the upper and lower two columns, the upper column is for rule 1 and the lower column is for rule 2. Where (1) and (2)
Shows the membership function shown in FIG. 6 divided into rule 1 and rule 2 and reduced and displayed.
In the membership functions (3), (4), (5), and (6),
The horizontal axis represents the value of each feature value, and the vertical axis represents the degree of matching (0 to 1) for each of Rule 1 and Rule 2. Also, each straight line parallel to each vertical axis of each membership function is an input value of each feature amount of,,, and for a certain signal number, and is 2.50, 75, 0.12,. 5
0, -1.00, and 1.00. Each intersection between each of these straight lines and each of the membership functions is the degree of matching of each feature.

【0056】ルール1に対する(1)、(2)、(3)、(4)、
(5)、及び(6)の合致度は、各々1、1、0.60、0.
75、1、及び1であり、ルール1はこれらの論理積を
取る。本実施形態では論理積として代数積を取るので、
ルール1の結果は、1×1×0.60×0.75×1×
1=0.45となる。このルール1の結果は、図7
(a)に、研磨終了点を1にしたときのこの1に対する
合致度が0.45として示されており、これはルール1
の結果のメンバーシップ関数である。
For rule 1, (1), (2), (3), (4),
The matching degrees of (5) and (6) are 1, 1, 0.60, 0.
75, 1, and 1, and Rule 1 takes the logical product of these. In this embodiment, an algebraic product is taken as a logical product.
The result of rule 1 is 1 × 1 × 0.60 × 0.75 × 1 ×
1 = 0.45. The result of this rule 1 is shown in FIG.
(A) shows the degree of matching with respect to 1 when the polishing end point is set to 1, which is 0.45.
Is the membership function of the result.

【0057】また、ルール2に対する(1)、(2)、(3)、
(4)、(5)、及び(6)の合致度は、各々0、0、0.4、
0.25、0、及び0であり、ルール2はこれらの論理
和を取る。論理和としては、代数和を用い、ルール2の
結果は、0+0+0.4+0.25+0+0−(0.4
×0.25)=0.55となる。このルール2の結果
は、図7(b)に、研磨の完全未終了点を0にしたとき
の、この0に対する合致度が0.55として示されてお
り、これはルール2の結果のメンバーシップ関数であ
る。
Further, (1), (2), (3),
(4), (5), and (6) are 0, 0, 0.4,
0.25, 0, and 0, and Rule 2 takes the logical sum of these. Algebraic sum is used as the logical sum, and the result of rule 2 is 0 + 0 + 0.4 + 0.25 + 0 + 0− (0.4
× 0.25) = 0.55. The result of this rule 2 is shown in FIG. 7 (b), where the degree of coincidence with respect to 0 when the completely unfinished point of polishing is 0 is 0.55, which is a member of the result of rule 2. It is a ship function.

【0058】次に、図7(c)に、これらルール1の結
果とルール2の結果を一緒に表現すると、これがルール
1の結果とルール2の結果を「また」で結び付けたもの
である。これはファジイ推論で得られた最終結果であ
り、やはりメンバーシップ関数である。
Next, if the result of rule 1 and the result of rule 2 are expressed together in FIG. 7 (c), the result of rule 1 and the result of rule 2 are linked by "again". This is the end result of the fuzzy inference, again a membership function.

【0059】次に、この図7(c)のメンバーシップ関
数からエッセンスを抽出するためにデファジフィケーシ
ョンを行うことが好ましい。このデファジフィケーショ
ンの方法としては、好ましくは最終結果のメンバーシッ
プ関数の重心が求められるが、この方法に限らない。重
心により求める場合は、下式により、 重心=1×0.45+0×0.55/0.45+0.5
5=0.45 0.45となり、この値が、この研磨時点(信号番号)
に於ける終点評価値として用いられる。
Next, it is preferable to perform defuzzification to extract the essence from the membership function shown in FIG. 7C. This defuzzification method preferably obtains the center of gravity of the membership function of the final result, but is not limited to this method. When obtaining from the center of gravity, the following equation is used to calculate the center of gravity = 1 × 0.45 + 0 × 0.55 / 0.45 + 0.5
5 = 0.45 0.45, which is the value at the time of polishing (signal number)
Is used as the end point evaluation value in

【0060】このファジイ推論では研磨終了点の近さ、
即ち終点評価値が0から1までの範囲の値で示され、
0.9以上に達したときが研磨終了点であることが予め
分かっている。図8に終点評価値の変化の様子を示す。
図8に於いて、横軸は信号番号、縦軸は終点評価値(0
〜1)であり、信号番号が33のときに終点評価値が
0.9以上となるので、ここを研磨終了点として判断
し、研磨終了点信号を出力することができる。
In this fuzzy inference, the closeness of the polishing end point,
That is, the end point evaluation value is indicated by a value in the range from 0 to 1,
It is known in advance that the time when the value reaches 0.9 or more is the polishing end point. FIG. 8 shows how the end point evaluation value changes.
In FIG. 8, the horizontal axis represents the signal number, and the vertical axis represents the end point evaluation value (0
Since the end point evaluation value is 0.9 or more when the signal number is 33, this can be determined as the polishing end point, and the polishing end point signal can be output.

【0061】次に、上記のファジイ推論を行うための基
になる、信号波形から抽出された特徴量の変化について
詳しく述べる。図9は、SumPBの変化の実施例であ
り、横軸は信号番号であり、研磨回数に対応する。点線
がSumPBの値であり、実線はSumPBの移動平均
の値である。図10にSigmaの変化の実施例を示
す。点線、実線、横軸の意味は図9と同様である。Su
mPB、Sigmaともファジイルールへの入力は移動
平均の値を使用する。
Next, a detailed description will be given of a change in a feature value extracted from a signal waveform, which is a basis for performing the fuzzy inference. FIG. 9 shows an example of the change of SumPB. The horizontal axis indicates the signal number, which corresponds to the number of times of polishing. The dotted line indicates the value of SumPB, and the solid line indicates the value of the moving average of SumPB. FIG. 10 shows an example of the change in Sigma. The meanings of the dotted line, solid line, and horizontal axis are the same as in FIG. Su
For both mPB and Sigma, the input to the fuzzy rule uses the value of the moving average.

【0062】前述のファジイ推論のルール1、ルール2
のうち、SumPBにおける「大きい」「小さい」と
いうルールは、信号波形の変化の大きさの程度を判定す
るルールであり、Sigmaに於ける「大きい」「小
さい」というルールは、信号波形の全体の大きさの程度
を判定するルールであるので、この部分は特徴量判定の
定量的ルールであるといえる。また、SumPBの1
回微分係数、Sigmaの1回微分係数、SumP
Bの2回微分係数、Sigmaの2回微分係数は、図
9、図10のSumPB、Sigmaの曲線で極大、極
小を見つけるためのルールであり、曲線の形状を把握す
るための定性的ルールといえる。
Rules 1 and 2 for fuzzy inference described above
Among them, the rule of “large” and “small” in SumPB is a rule for determining the magnitude of the change in the signal waveform, and the rule of “large” and “small” in Sigma is the rule of the entire signal waveform. Since this is a rule for determining the degree of the size, this part can be said to be a quantitative rule for feature amount determination. In addition, 1 of SumPB
Derivative, Sigma's first derivative, SumP
The second derivative of B and the second derivative of Sigma are rules for finding local maxima and minima in the curves of SumPB and Sigma in FIGS. 9 and 10, and a qualitative rule for grasping the shape of the curves. I can say.

【0063】定量的な部分及びについては、ウエハ
の種類やスラリーの種類や状態により値の変動が大きい
ために、研磨の進行に伴うSumPBの値とSigma
の値の変化に応じて、測定中にメンバーシップ関数を横
にずらすチューニングを行うことが好ましい。チューニ
ングの基準値としては研磨開始時から測定時までの特徴
量の平均値を使用することが好ましい。図9、図10の
グラフ内の横軸に平行な各実線はその平均値を示してい
る。このように、例えば、研磨中の各測定段階でSum
PBの平均値を求めたら、この平均値に対して、Sum
PBのメンバーシップ関数の「大きい」との合致度も
「小さい」との合致度も共に0.5になるように例えば
図6の上図のメンバーシップ関数を横にずらすことによ
りチューニングを行う。Sigmaのメンバーシップ関
数のチューニングも、SumPBの場合と同様に図6の
下図のメンバーシップ関数を横にずらすことにより行
う。
Regarding the quantitative part and the value, the value greatly varies depending on the type of wafer and the type and state of slurry, and therefore the value of SumPB and Sigma with the progress of polishing are large.
It is preferable to perform tuning to shift the membership function sideways during measurement according to the change in the value of. As a reference value for tuning, it is preferable to use an average value of the feature amounts from the start of polishing to the time of measurement. Each solid line parallel to the horizontal axis in the graphs of FIGS. 9 and 10 indicates the average value. Thus, for example, at each measurement stage during polishing, Sum
After calculating the average value of PB, Sum
Tuning is performed, for example, by shifting the membership function shown in the upper part of FIG. 6 horizontally so that both the degree of matching with the PB membership function and the degree of matching with the “large” and “small” become 0.5. Tuning of the Sigma membership function is also performed by shifting the membership function shown in the lower diagram of FIG. 6 horizontally, as in the case of SumPB.

【0064】このチューニングにより、SumPBやS
igmaの値が、スラリーの変動、等により変化した場
合でも適切にメンバーシップ関数を選ぶことが出来る。
以上のように、本発明では、信号波形から二つ以上の特
徴量を抽出し、これらの特徴量に対してファジイ推論を
用いて論理演算することにより、測定対象がデバイスパ
ターンを有する基板であっても、またはスラリーや測定
位置の変動による擾乱があっても、高精度に、且つ研磨
と同時に研磨終了点を検知することが出来る。
By this tuning, SumPB and S
Even when the value of igma changes due to fluctuation of the slurry, etc., the membership function can be appropriately selected.
As described above, in the present invention, two or more features are extracted from a signal waveform, and a logic operation is performed on these features using fuzzy inference, so that the measurement target is a substrate having a device pattern. Even if there is disturbance due to fluctuations in the slurry or the measurement position, the polishing end point can be detected with high accuracy and simultaneously with polishing.

【0065】以上の説明の中の信号処理装置の信号処理
動作をコンピュータで行う場合、その動作を図16に示
す。以下、ステップ番号を参照しながら信号処理装置の
動作説明をする。
When the signal processing operation of the signal processing device in the above description is performed by a computer, the operation is shown in FIG. Hereinafter, the operation of the signal processing device will be described with reference to step numbers.

【0066】先ず、信号処理装置がONすると、図5の
CPU31は、光信号を取得する(S1)。この光信号
は、サンプリング周期の間隔毎に取得される。次に、C
PU31は、光信号から特徴量を抽出する(S2)。こ
の特徴量の抽出に先立って、特徴量が選択されている
(S10)。この選択は、ウェハの種類等に対応させ
て、手入力で行っても、自動選択しても良い。
First, when the signal processing device is turned on, the CPU 31 in FIG. 5 acquires an optical signal (S1). This optical signal is obtained at each sampling period interval. Next, C
The PU 31 extracts a feature amount from the optical signal (S2). Prior to the extraction of the feature, the feature is selected (S10). This selection may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0067】次に、CPU31は、メンバーシップ関数
のチューニングを行う(S3)。このS3に先立って、
メンバーシップ関数が決められている(S11)。この
決定は、ウェハの種類等に対応させて、手入力で行って
も、自動選択しても良い。
Next, the CPU 31 tunes the membership function (S3). Prior to this S3,
A membership function has been determined (S11). This determination may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0068】次に、CPU31は、各特徴量の入力値に
対して、各合致度を計算する(S4)。次に、CPU3
1は、ファジイルールの結果を計算する(S5)。
Next, the CPU 31 calculates each degree of coincidence with respect to the input value of each feature amount (S4). Next, CPU3
1 calculates the result of the fuzzy rule (S5).

【0069】このS5のステップに先立って、ファジー
ルールが決定されている(S12)。この決定方法は、
ウェハ種等に応じて、手入力で行っても、自動的に決定
しても良い。
Prior to the step of S5, a fuzzy rule has been determined (S12). This decision method is
Depending on the wafer type or the like, it may be performed manually or determined automatically.

【0070】次に、CPU31は、各ファジイルールの
結果を組み合わせてファジイ推論の最終結果を計算する
(S6)。次に、CPU31は、ファジイ推論の最終結
果をデファジフィケーションする(S7)。
Next, the CPU 31 calculates the final result of the fuzzy inference by combining the results of the respective fuzzy rules (S6). Next, the CPU 31 defuzzifies the final result of the fuzzy inference (S7).

【0071】次に、CPU31は、デファジフィケーシ
ョンの値が工程終了点として予め設定した値に達したか
どうかを判断する(S8)。S8に先立って、工程終了
点の値が設定されている(S13)。この設定は、ウェ
ハ種に応じて、手入力で行っても、自動的に決定しても
良い。
Next, the CPU 31 determines whether or not the value of the defuzzification has reached a value preset as a process end point (S8). Prior to S8, the value of the process end point is set (S13). This setting may be performed manually or determined automatically according to the type of wafer.

【0072】CPU31は、S8でNOならば、次にサ
ンプリングされて取得された光信号に対する処理を行
う。CPU31は、S8でYESならば、工程終了点信
号を出力する(S9)。
If NO in S8, the CPU 31 performs a process on an optical signal sampled and acquired next. If YES in S8, CPU 31 outputs a process end point signal (S9).

【0073】本実施形態では、抽出された特徴量を用い
てファジイ推論によって、研磨終了点を検知するので、
信号に擾乱があっても、パターンが形成されたウェハで
あっても、工程終了点の高精度且つ安定的な検知、また
は同時検知の片方または両方ができる。[実施形態2]
実施形態1の測定では、二つ以上の特徴量の論理演算を
する際にファジイ推論を用いて研磨終了点の検出をした
が、信号波形の擾乱が少ない場合等に於いて、ファジイ
推論を用いなくても必要な精度が得られる場合、また
は、ファジイ推論を用いると論理演算が複雑になるため
にコストアップになることがある。これらの場合は、フ
ァジイ推論を用いない。例えば以上説明したファジイ推
論でのファジイルール1の替わりに、SumPBが閾値
1 より大きく、且つSigmaが閾値S2 よりも小さ
く、且つSumPBの1回微分係数が閾値S3 よりも小
さく、且つSigmaの1回微分係数が閾値S4 よりも
小さく、且つSumPBの2回微分係数が負の値であ
り、且つSigmaの2回微分係数が正の値ならば研磨
終了点であるというように、これら各特徴量が上記各条
件を全て満足したら研磨終了点とするという式を論理演
算のアルゴリズムとすることが出来る。ここでS 1 、S
2 、S3 、S4 は、ウェハ毎に定まる定数値である。
In this embodiment, the extracted feature amount is used.
The end point of polishing is detected by fuzzy inference.
Even if there is a disturbance in the signal,
Even if there is a high accuracy and stable detection of the process end point,
Can perform one or both of simultaneous detection. [Embodiment 2]
In the measurement of the first embodiment, a logical operation of two or more feature amounts is performed.
Detection of polishing end point using fuzzy inference
However, when the disturbance of the signal waveform is small, fuzzy
If the required accuracy can be obtained without using inference,
Is because using fuzzy inference complicates logical operations
The cost may increase. In these cases,
Do not use fuzzy inference. For example, the fuzzy
SumPB is a threshold instead of fuzzy rule 1
S1Larger and Sigma is threshold STwoSmaller than
And the first derivative of SumPB has a threshold SThreeLess than
And Sigma's first derivative is threshold SFourthan
Small and the second derivative of SumPB is a negative value
Polishing if the second derivative of Sigma is positive
Each of these features is defined as an end point.
The logical expression that the polishing end point is reached when all the conditions are satisfied
Algorithm. Where S 1, S
Two, SThree, SFourIs a constant value determined for each wafer.

【0074】以上の説明の中の信号処理装置の信号処理
動作をコンピュータで行う場合、その動作を図17に示
す。以下、ステップ番号を参照しながら信号処理装置の
動作説明をする。
When the signal processing operation of the signal processing apparatus in the above description is performed by a computer, the operation is shown in FIG. Hereinafter, the operation of the signal processing device will be described with reference to step numbers.

【0075】先ず、信号処理装置がONすると、CPU
31は、光信号を取得する(S31)。この光信号は、
サンプリング周期の間隔毎に取得される。次に、CPU
31は、光信号から特徴量を抽出する(S32)。この
特徴量の抽出に先立って、特徴量が選択されている(S
36)。この選択は、ウェハの種類等に対応させて、手
入力で行っても、自動選択しても良い。
First, when the signal processing device is turned on, the CPU
31 acquires an optical signal (S31). This optical signal is
It is acquired at each sampling cycle interval. Next, CPU
31 extracts a feature amount from the optical signal (S32). Prior to the extraction of the feature, the feature is selected (S
36). This selection may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0076】次に、CPU31は、論理演算を行う(S
33)。このS33に先立って、論理演算のアルゴリズ
ムが決められている(S37)。この決定は、ウェハの
種類等に対応させて、手入力で行っても、自動選択にし
ても良い。
Next, the CPU 31 performs a logical operation (S
33). Prior to S33, a logical operation algorithm is determined (S37). This determination may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0077】次に、CPU31は、論理演算の結果が工
程終了点条件を充たすかどうかを判断する(S34)。
CPU31は、S34でNOならば、次にサンプリング
されて取得された光信号に対する処理を行う。
Next, the CPU 31 determines whether or not the result of the logical operation satisfies the process end point condition (S34).
If NO in S34, the CPU 31 performs a process on the optical signal sampled and acquired next.

【0078】CPU31は、S34でYESならば、工
程終了点信号を出力する(S35)。本実施形態では、
抽出された特徴量を用いて論理演算によって、研磨終了
点を検知するので、信号に擾乱があっても、パターンが
形成されたウェハであっても、実施形態1の場合には及
ばないが、工程終了点の高精度且つ安定的な検知、また
は同時検知の片方または両方ができる。 [実施形態3]以上の実施形態1、2の測定では、信号
波形から二つ以上の特徴量を選んで、これらの論理演算
に基づいて研磨終了点を検知するが、ウェハの種類(デ
バイスパターンの種類)によっては、論理演算が却って
好ましくない場合や、論理演算を行うことがコスト的に
問題になる場合がある。この場合は特徴量を一つだけ選
んでこれの変化によって検知する。選択される特徴量と
しては、信号波形(この場合分光波形)中の隣接する極
大値・極小値対に対する|極大値−極小値|、または複
数の前記極大値・極小値対に対する各|極大値−極小値
|の加算値、または前記信号波形の積分値の何れかが好
ましい。この場合、パターンを有するウェハの研磨に於
いて、測定が簡略化する。
If YES in S34, CPU 31 outputs a process end point signal (S35). In this embodiment,
Since the polishing end point is detected by a logical operation using the extracted feature quantity, even if there is a disturbance in the signal or the wafer on which the pattern is formed, it does not reach the case of the first embodiment, One or both of high-precision and stable detection of the process end point, or simultaneous detection can be performed. [Embodiment 3] In the measurements of Embodiments 1 and 2 described above, two or more feature amounts are selected from the signal waveform, and the polishing end point is detected based on these logical operations. Depending on the type), there is a case where a logical operation is rather unfavorable, or a case where performing a logical operation becomes a problem in terms of cost. In this case, only one feature value is selected, and the change is detected. The selected feature amount is | maximum value−minimum value | for a pair of adjacent maximum value / minimum value in a signal waveform (in this case, a spectral waveform), or each | maximum value of a plurality of the maximum value / minimum value pairs. Either the sum of the minimum values | or the integral value of the signal waveform is preferable. In this case, the measurement is simplified in polishing the wafer having the pattern.

【0079】以上の説明の中の信号処理装置の信号処理
動作をコンピュータで行う場合、その動作を図18に示
す。以下、ステップ番号を参照しながら信号処理装置の
動作説明をする。
When the signal processing operation of the signal processing device in the above description is performed by a computer, the operation is shown in FIG. Hereinafter, the operation of the signal processing device will be described with reference to step numbers.

【0080】先ず、信号処理装置がONすると、CPU
31は、光信号を取得する(S41)。この光信号は、
サンプリング周期の間隔毎に取得される。次に、CPU
31は、光信号から特徴量を抽出する(S42)。この
特徴量の抽出に先立って、特徴量が選択されている(S
45)。この選択は、ウェハの種類等に対応させて、手
入力で行っても、自動選択しても良い。
First, when the signal processing device is turned on, the CPU
31 acquires an optical signal (S41). This optical signal is
It is acquired at each sampling cycle interval. Next, CPU
31 extracts a feature amount from the optical signal (S42). Prior to the extraction of the feature, the feature is selected (S
45). This selection may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0081】次に、CPU31は、特徴量が設定値に達
したかどうかを判定する(S43)。S43に先立っ
て、工程終了点の値が設定されている(S46)。この
設定は、ウェハの種類等に対応させて、手入力で行って
も、自動設定しても良い。
Next, the CPU 31 determines whether or not the feature amount has reached a set value (S43). Prior to S43, the value of the process end point is set (S46). This setting may be performed manually or automatically according to the type of the wafer.

【0082】CPU31は、S43でNOならば、次に
サンプリングされて取得された光信号に対する処理を行
う。CPU31は、S43でYESならば、工程終了点
信号を出力する(S44)。
If NO in S43, the CPU 31 performs a process on an optical signal sampled and acquired next. If YES in S43, CPU 31 outputs a process end point signal (S44).

【0083】本測定方法で測定した実施例を図19に示
す。図19は、TEG(TestElement Gr
oove)パターンに対して特徴量としてSigmaと
SumPBを選んだ場合の信号番号に対するSigma
及びSumPBの各変化を示す。本実施例の場合、信号
番号50の時点が研磨終了点に対応し、この時点でSi
gma及びSumPBは共に変化速度が急激に変化する
ので、このタイミングを捉えることにより研磨終了点を
検知可能である。尚、この場合、特徴量(この場合はS
igma及びSumPB)の1回または2回の微分を行
うことにより研磨終了点の検知が一層容易になるので、
信号の1回及び2回の微分等を併用することは好まし
い。
FIG. 19 shows an example measured by the present measuring method. FIG. 19 shows a TEG (TestElement Gr).
oove) Sigma for the signal number when Sigma and SumPB are selected as the feature amounts for the pattern
And changes in SumPB. In the case of the present embodiment, the point of time of signal number 50 corresponds to the polishing end point, and at this point, Si
Since both gma and SumPB change rapidly, the polishing end point can be detected by capturing this timing. In this case, the feature amount (in this case, S
igma and SumPB) by performing the differentiation once or twice, so that the detection of the polishing end point is further facilitated.
It is preferable to use one time and two times differentiation of a signal together.

【0084】本実施形態では、抽出された特徴量の変化
によって研磨終了点を検知するので、論理演算のアルゴ
リズムを用いなくても、またファジイ推論を用いなくて
も良く、パターンが形成されたウェハであっても、工程
終了点を簡便且つ高精度に検知、または同時検知の片方
または両方ができる。更に、デバイスパターンの種類に
よっては論理演算する場合よりも更に高精度に検知でき
る。
In this embodiment, since the polishing end point is detected based on the change in the extracted feature value, it is not necessary to use a logical operation algorithm or fuzzy inference. Even in this case, one or both of the end points of the process can be simply and accurately detected, or the simultaneous detection can be performed. Further, depending on the type of device pattern, detection can be performed with higher accuracy than in the case of performing a logical operation.

【0085】以上実施形態1、2、3で説明した測定方
法を用いた測定装置は、研磨装置、等に設けて工程状態
の測定に用いられる。 [実施形態4]本実施形態は、本発明の研磨装置を用い
半導体デバイスを製造する方法に関するものである。
The measuring apparatus using the measuring method described in the first, second, and third embodiments is provided in a polishing apparatus or the like, and is used for measuring a process state. [Embodiment 4] This embodiment relates to a method of manufacturing a semiconductor device using the polishing apparatus of the present invention.

【0086】図11は、半導体デバイス製造プロセスを
示すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセ
スをスタートして、まずステップS200で、次に挙げ
るステップS201〜S204の中から適切な処理工程
を選択する。選択に従って、ステップS201〜S20
4のいずれかに進む。
FIG. 11 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. After the semiconductor device manufacturing process is started, first, in step S200, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204. Steps S201 to S20 according to the selection
Go to any of 4

【0087】ステップS201はシリコンウェハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCV
D、等によりシリコンウェハ表面に絶縁膜を形成するC
VD工程である。ステップS203はシリコンウェハ上
に電極膜を蒸着、等の工程で形成する電極膜形成工程で
ある。ステップS204はシリコンウェハにイオンを打
ち込むイオン打ち込み工程である。
Step S201 is an oxidation step for oxidizing the surface of the silicon wafer. Step S202 is CV
D to form an insulating film on the silicon wafer surface
This is a VD process. Step S203 is an electrode film forming step of forming an electrode film on a silicon wafer by a process such as vapor deposition. Step S204 is an ion implantation step of implanting ions into the silicon wafer.

【0088】CVD工程もしくは電極膜形成工程の後
で、ステップS209に進み、CMP工程を行うかどう
かを判断する。行わない場合はステップS206に進む
が、行う場合はステップS205に進む。ステップS2
05はCMP工程であり、この工程では、本発明の研磨
装置を用いて層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの
表面の金属膜の研磨によるダマシン(damascene )の形
成等が行われる。
After the CVD step or the electrode film forming step, the flow advances to step S209 to determine whether or not to perform the CMP step. If not, the process proceeds to step S206; otherwise, the process proceeds to step S205. Step S2
Reference numeral 05 denotes a CMP step, in which a polishing apparatus of the present invention is used to planarize an interlayer insulating film and to form a damascene by polishing a metal film on the surface of a semiconductor device.

【0089】CMP工程または酸化工程の後でステップ
S206に進む。ステップS206はフォトリソ工程で
ある。フォトリソ工程では、シリコンウェハへのレジス
トの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウェハ
への回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウェハ
の現像が行われる。さらに次のステップS207は、現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離を行い、エッチングが済んで不要と
なったレジストを取り除くエッチング工程である。
After the CMP step or the oxidation step, the process proceeds to step S206. Step S206 is a photolithography step. In the photolithography process, a resist is applied to a silicon wafer, a circuit pattern is printed on the silicon wafer by exposure using an exposure device, and the exposed silicon wafer is developed. Further, in the next step S207, portions other than the developed resist image are removed by etching.
Thereafter, the resist is stripped, and the etching step is performed to remove the unnecessary resist after the etching.

【0090】次にステップS208で必要な全工程が完
了したかを判断し、完了していなければステップS20
0に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ
上に回路パターンが形成される。ステップS208で全
工程が完了したと判断されればエンドとなる。
Next, it is determined in step S208 whether all necessary processes have been completed, and if not, step S20
Returning to 0, the above steps are repeated to form a circuit pattern on the silicon wafer. If it is determined in step S208 that all steps have been completed, the process ends.

【0091】本発明に係る半導体デバイス製造方法で
は、CMP工程において本発明に係る研磨装置を用いて
いるため、CMP工程での研磨終了点の検知精度が向上
することにより、CMP工程での歩留まりが向上する。
これにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低
コストで半導体デバイスを製造することができるという
効果がある。
In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, since the polishing apparatus according to the present invention is used in the CMP step, the accuracy of detecting the polishing end point in the CMP step is improved, and the yield in the CMP step is reduced. improves.
As a result, there is an effect that a semiconductor device can be manufactured at a lower cost than a conventional semiconductor device manufacturing method.

【0092】なお、図11に示した半導体デバイス製造
プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのCMP工
程にも本発明を用いることが出来る。本発明に係る半導
体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法に
より製造される。これにより、従来の半導体デバイス製
造方法に比べて高品質且つ低コストで半導体デバイスを
製造することができ、半導体デバイスの製造原価を低下
することができるという効果がある。
The present invention can be used in a CMP step of a semiconductor device manufacturing process other than the semiconductor device manufacturing process shown in FIG. The semiconductor device according to the present invention is manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention. As a result, a semiconductor device can be manufactured with higher quality and at lower cost than the conventional semiconductor device manufacturing method, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0093】以上、実施形態1、2、3、4の発明を説
明したが、実施形態1、2、3の各信号処理方法から選
択された何れか二つ以上の測定方法を可能とする機能を
一台の測定装置に盛り込んで、測定に当たっては何れか
一つの機能を選択して用いるようにしても良い。このよ
うにすることにより、ウェハの種類、研磨条件に最適な
測定方法を選ぶことができる。
The invention of the first, second, third, and fourth embodiments has been described above. However, a function that enables any two or more measurement methods selected from the signal processing methods of the first, second, and third embodiments. May be incorporated in one measuring device, and any one of the functions may be selected and used for the measurement. This makes it possible to select an optimal measurement method for the type of wafer and polishing conditions.

【0094】尚、本発明は、図1のように透光窓を通し
て測定する場合のみならず、研磨ヘッドを回転に加えて
揺動可能とし、ウェハを研磨パッドからはみ出させ、そ
のはみ出し部分に光を照射して測定する場合も含まれ
る。この場合は透光窓が不要である。さらに、研磨パッ
ドがウェハよりも小さい研磨装置においては、ウェハが
研磨パッドからはみ出して露出している部分に対して測
定することもできる。
The present invention is not limited to the case where the measurement is performed through the light-transmitting window as shown in FIG. 1, but also enables the polishing head to swing in addition to the rotation so that the wafer protrudes from the polishing pad, and the protruding portion is exposed to light. Irradiation and measurement. In this case, no translucent window is required. Further, in a polishing apparatus in which the polishing pad is smaller than the wafer, the measurement can also be performed on a portion where the wafer protrudes from the polishing pad and is exposed.

【0095】また、本発明は、研磨終了点のみならず、
他のイオンエッチング等の除去工程、更にはCVD、ス
パッタリング等の成膜工程の工程終了点の検知にも用い
ることが出来る。更にここで言う工程終了点は、例えば
一般的な薄膜の除去工程に於ける工程の完了点のみなら
ず、異なる材料層に除去工程が進行したタイミング等の
中間工程の終了点も含む。
The present invention is not limited to the polishing end point,
It can also be used for detecting the end point of other removal processes such as ion etching and the like, and the film formation process such as CVD and sputtering. Further, the terminating point of the process referred to here includes not only the terminating point of the step in a general thin film removing step but also the terminating point of an intermediate step such as the timing at which the removing step proceeds to a different material layer.

【0096】図1の測定装置は光を半導体デバイスのパ
ターン面側から照射しているが、光はウェハの裏面側か
ら照射することも出来る。この場合、光源は赤外域での
多波長成分光源が必要になる。
Although the measuring apparatus shown in FIG. 1 emits light from the pattern surface side of the semiconductor device, the light can be emitted from the back side of the wafer. In this case, the light source requires a multi-wavelength component light source in the infrared region.

【0097】以上、本発明を図を用いて説明したが、本
発明の範囲はこれらの図に示された範囲に限定されるも
のではなく、また、本発明は、以上の説明に限定される
ものでもない。
Although the present invention has been described with reference to the drawings, the scope of the present invention is not limited to the ranges shown in these drawings, and the present invention is limited to the above description. Not even a thing.

【0098】[0098]

【発明の効果】[請求項1]本発明では、信号波形から
抽出した特徴量を論理演算するので、基板上にパターン
があっても、信号波形に多少の擾乱があっても、研磨層
が明確に変化しない場合でも、工程終了点の高精度検
知、または同時検知の片方または両方ができる。 [請求項2]本発明では、薄膜の膜厚変化に対応して適
切に変化する特徴量を選んでいるので、更に高精度に工
程終了点の高精度検知、または同時検知の片方または両
方ができる。 [請求項3]本発明では、論理演算にファジイ推論を用
いるので、信号波形に大きな擾乱があっても工程終了点
の高精度検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。 [請求項4]本発明では、測定中にメンバーシップ関数
をチューニングするので、抽出された特徴量の大きさに
適したメンバーシップ関数を随時設定でき、スラリー等
の変動があっても、工程終了点の高精度な検知、または
同時検知の片方または両方ができる。 [請求項5]本発明では、工程状態を極めて良く反映す
る特徴量の変化をモニタすることにより工程終了点を測
定し、また論理演算しないので、工程終了点を簡便且つ
高精度に検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。更に、デバイスパターンの種類によっては最も適す
る。 [請求項6]本発明では、規格化した波形から特徴量を
抽出するので、外乱があっても、工程終了点を簡便且つ
高精度に検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。 [請求項7]本発明では、研磨剤等により信号波形が傾
いても、信号波形を回転補正した波形から特徴量を抽出
するので、工程終了点を簡便且つ高精度に検知、または
同時検知の片方または両方ができる。 [請求項8]本発明では、信号波形から抽出した特徴量
を論理演算するので、基板上にパターンがあっても、信
号波形に多少の擾乱があっても、研磨層が明確に変化し
ない場合でも、工程終了点の高精度検知、または同時検
知の片方または両方ができる。 [請求項9]本発明では、工程状態を極めて良く反映す
る特徴量の変化をモニタすることにより工程終了点を測
定し、また論理演算しないので、工程終了点を簡便且つ
高精度に検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。更に、デバイスパターンの種類によっては最も適す
る。 [請求項10]本発明では、請求項1〜7何れか1項記
載の測定装置を具えるので、デバイスパターンを有する
ウェハを高精度に、または歩留り良く研磨できる。 [請求項11]本発明では、請求項10記載の研磨装置
により半導体デバイスを研磨するので、半導体をデバイ
スを高品質に、または安価に製造できる。 [請求項12]本発明では、コンピュータ上で、「請求
項1〜7の何れか1項記載の特徴量抽出部及び論理演算
部」を実現することを可能とする。
According to the present invention, since the feature quantity extracted from the signal waveform is logically operated, the polishing layer can be formed even if there is a pattern on the substrate or there is some disturbance in the signal waveform. Even when there is no clear change, one or both of the high-precision detection of the process end point and the simultaneous detection can be performed. [Claim 2] In the present invention, since a characteristic amount that appropriately changes in accordance with a change in the thickness of a thin film is selected, one or both of high-precision detection of the process end point and / or simultaneous detection of the process end point can be performed with higher accuracy. it can. [Claim 3] In the present invention, since fuzzy inference is used for a logical operation, one or both of high-precision detection and / or simultaneous detection of a process end point can be performed even if there is a large disturbance in a signal waveform. [Claim 4] In the present invention, the membership function is tuned during the measurement, so that a membership function suitable for the magnitude of the extracted feature can be set at any time. One or both of high-precision detection of points and / or simultaneous detection can be performed. [Claim 5] In the present invention, a process end point is measured by monitoring a change in a feature amount that reflects a process state extremely well, and a logical operation is not performed, so that the process end point is detected simply and with high accuracy. One or both of the simultaneous detections can be performed. Further, it is most suitable depending on the type of the device pattern. [Claim 6] According to the present invention, since the characteristic amount is extracted from the normalized waveform, even if there is a disturbance, one or both of the end points of the process can be detected simply and with high accuracy, or the simultaneous detection can be performed. [Claim 7] In the present invention, even if the signal waveform is tilted due to an abrasive or the like, the feature amount is extracted from the waveform obtained by rotation-correcting the signal waveform. You can do one or both. [Claim 8] In the present invention, since the feature quantity extracted from the signal waveform is logically operated, the polishing layer does not change clearly even if there is a pattern on the substrate or the signal waveform has some disturbance. However, one or both of high-precision detection and simultaneous detection of the process end point can be performed. [Claim 9] In the present invention, a process end point is measured by monitoring a change in a feature amount that reflects a process state extremely well, and a logical operation is not performed. Therefore, the process end point is detected simply and with high accuracy. One or both of the simultaneous detections can be performed. Further, it is most suitable depending on the type of the device pattern. [Claim 10] In the present invention, since the measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7 is provided, a wafer having a device pattern can be polished with high precision or with good yield. [Claim 11] In the present invention, a semiconductor device is polished by the polishing apparatus according to claim 10, so that a semiconductor device can be manufactured with high quality or at low cost. [Claim 12] According to the present invention, it is possible to realize the "feature amount extraction unit and logical operation unit according to any one of claims 1 to 7" on a computer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のCMP研磨装置の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a CMP polishing apparatus of the present invention.

【図2】信号波形(分光波形)の例FIG. 2 shows an example of a signal waveform (spectral waveform).

【図3】信号波形(分光波形)の連続表示の例FIG. 3 is an example of continuous display of a signal waveform (spectral waveform).

【図4】信号波形と規格化した信号波形と特徴量の関係
を示した図
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a signal waveform, a normalized signal waveform, and a feature amount;

【図5】コンピュータを使用した信号処理部の図FIG. 5 is a diagram of a signal processing unit using a computer.

【図6】SumPB、Sigmaの各メンバーシップ関
数の例
FIG. 6 shows examples of membership functions of SumPB and Sigma.

【図7】ファジイルールのメンバーシップ関数表現の例FIG. 7 is an example of a membership function expression of a fuzzy rule.

【図8】終点評価値の信号番号に対するグラフFIG. 8 is a graph of end point evaluation values with respect to signal numbers.

【図9】SumPBの信号番号に対するグラフFIG. 9 is a graph of the signal number of SumPB.

【図10】Sigmaの信号番号に対するグラフFIG. 10 is a graph of Sigma signal numbers.

【図11】半導体デバイス製造プロセスの例を示すフロ
ーチャート
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.

【図12】従来のCMP研磨装置の概略図FIG. 12 is a schematic view of a conventional CMP polishing apparatus.

【図13】デバイスの各層、各部からの反射光波と照射
光スポットとの関係
FIG. 13 shows the relationship between the reflected light wave from each layer and each part of the device and the irradiation light spot.

【図14】パターンの最小単位の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a minimum unit of a pattern.

【図15】信号波形の回転の概要を示す図FIG. 15 is a diagram showing an outline of rotation of a signal waveform.

【図16】ファジー推論による信号処理の実施形態のフ
ロー
FIG. 16 is a flowchart of an embodiment of signal processing based on fuzzy inference.

【図17】論理演算による信号処理の実施形態のフローFIG. 17 is a flowchart of an embodiment of signal processing by a logical operation.

【図18】特徴量の変化による信号処理の実施形態のフ
ロー
FIG. 18 is a flowchart of an embodiment of signal processing based on a change in a feature value.

【図19】Sigma、SumPBの変化FIG. 19: Changes in Sigma and SumPB

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 研磨ヘッド 2 基板(ウェハ) 3 研磨パッド 4 定盤 5 透光窓 6 受光部 7 照射光及び反射光 8 信号処理部(パーソナルコンピュータ) 9 白色光源 10 ビームスプリッタ 11〜13 レンズ 15 透明窓材 16 研磨剤(スラリー)供給機構 17 研磨剤(スラリー) 18 金属電極層 19 誘電体層 20 照射光スポット 21 下層部分 30 研磨終了点測定装置 a、b、100、200、300 反射光波 ωH 研磨ヘッドの回転を示す ωT 定盤の回転を示す1 Polishing head 2 Substrate (wafer) 3 Polishing pad 4 Surface plate 5 Light transmitting window 6 Light receiving unit 7 Irradiation light and reflected light 8 Signal processing unit (personal computer) 9 White light source 10 Beam splitter 11-13 Lens 15 Transparent window material 16 Abrasive (slurry) supply mechanism 17 Abrasive (slurry) 18 Metal electrode layer 19 Dielectric layer 20 Irradiation light spot 21 Lower layer portion 30 Polishing end point measuring device a, b, 100, 200, 300 Reflected light wave ω H Polishing head show the rotation of the ω T plate indicating the rotation

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年9月12日(2001.9.1
2)
[Submission date] September 12, 2001 (2001.9.1)
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 工程終了点測定装置及び測定方法及び
研磨装置及び半導体デバイス製造方法及び信号処理プロ
グラムを記録した記録媒体
Patent application title: Process end point measuring apparatus, measuring method, polishing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and recording medium recording signal processing program

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばLSIなど
の半導体デバイスを製造する工程で、半導体ウェハ上へ
の成膜工程やウェハ上の薄膜の研磨工程等の除去工程で
その工程終了点を検知する測定装置、及び測定方法、及
び研磨装置、及び半導体デバイス製造方法、測定方法プ
ログラムを記録した記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for manufacturing a semiconductor device such as an LSI, for example, and detects an end point of the process in a process of forming a film on a semiconductor wafer or a process of polishing a thin film on the wafer. The present invention relates to a measuring apparatus, a measuring method, a polishing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a recording medium on which a measuring method program is recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高密度化は限界を見せ
ず進展を続けており、高密度実現のため、種々な技術、
方法の開発が進められている。その一つが、多層配線で
あり、これに伴う技術的課題に、半導体ウェハ上のグロ
ーバルな(比較的大きなエリアでの)デバイス面の平坦
化および、上下層間の配線がある。
2. Description of the Related Art High density semiconductor devices have continued to evolve without showing any limitations.
Methods are being developed. One of them is a multilayer wiring, and the technical problems associated with this include flattening a global (relatively large area) device surface on a semiconductor wafer and wiring between upper and lower layers.

【0003】リソグラフィ工程の露光波長の短波長化、
更には高NA(numericalaperture)
に伴う露光時の焦点深度短縮を考慮すると、少なくとも
露光エリア程度の範囲での層間層の平坦化の精度要求は
大きい。また、多層配線実現のために金属電極層の埋め
込みであるいわゆる象嵌(プラグ、ダマシン)の要求も
大きく、この場合、金属層の積層後の余分な金属層の除
去及び平坦化を行わなければならない。これらの、大き
なエリアでの効率的な平坦化技術として注目を集めてい
るのが、CMPと呼ばれる研磨工程である。CMP(Ch
emical Mechanical Polishing またはPlanarization )
は、物理的研磨作用と化学的な研磨作用(研磨剤の溶液
による溶かし出し)とを併用して、ウェハーの表面層を
除いていく工程で、グローバル平坦化および、電極形成
技術の最有力な候補となっている。具体的には、酸、ア
ルカリなどの被研磨物の可溶性溶媒中に、研磨粒(シリ
カ、アルミナ、酸化セリウムなどが一般的)を分散させ
たスラリーと呼ばれる研磨剤を用い、適当な研磨パッド
で、ウェハ表面を加圧し、相対運動により摩擦すること
により研磨を進行させる。ウェハ全面において、加圧と
相対運動速度を一様とすることで面内に一様な研磨が可
能になる。
[0003] Shortening the exposure wavelength in the lithography process,
Furthermore, high NA (numerical aperture)
Considering the reduction in the depth of focus during exposure accompanying the above, there is a great demand for the accuracy of flattening the interlayer layer at least in the range of the exposure area. There is also a great demand for so-called inlays (plugs, damascenes), which are burying of metal electrode layers in order to realize multilayer wiring, and in this case, it is necessary to remove and flatten an extra metal layer after lamination of the metal layers. . A polishing process called CMP is drawing attention as an efficient planarization technique for these large areas. CMP (Ch
emical Mechanical Polishing or Planarization)
Is a process that removes the surface layer of a wafer by using both physical polishing and chemical polishing (dissolution with a polishing agent solution), and is the leading global flattening and electrode forming technology. Has become a candidate. Specifically, using an abrasive called a slurry in which abrasive particles (typically silica, alumina, cerium oxide, etc.) are dispersed in a soluble solvent of the object to be polished, such as an acid or an alkali, and using an appropriate polishing pad Then, the polishing is advanced by pressing the wafer surface and rubbing by relative motion. By making the pressure and the relative movement speed uniform over the entire surface of the wafer, uniform polishing within the surface becomes possible.

【0004】図12は、従来のCMP研磨装置の概略図
である。研磨ヘッド1に装着されたウエハ2が、角速度
ωH で自転しながら研磨パッド3に押しつけられる。研
磨パッドを固定した定盤4は、角速度ωT で回転する。
ウェハ2と研磨パッド3との間には研磨剤供給機構16
から研磨剤(スラリー)17が供給され、スラリー17
と研磨パッド3との化学的作用と物理的作用により、ウ
ェハ2の被研磨面が研磨される。ウエハ2面内の任意の
点の研磨速度vは、定盤4の中心から研磨ヘッド1の中
心までの距離をrC 、研磨ヘッド1の中心から研磨点ま
での距離をrHとすると v=rC ・ωT −rH ・( ωH
−ωT )で表されるため、ωH =ωTのとき、ウエハ2
内の位置に関わらず研磨速度が一定になる。
FIG. 12 is a schematic view of a conventional CMP polishing apparatus. The wafer 2 mounted on the polishing head 1 is pressed against the polishing pad 3 while rotating at an angular velocity ωH. The platen 4 to which the polishing pad is fixed rotates at an angular velocity ωT.
An abrasive supply mechanism 16 is provided between the wafer 2 and the polishing pad 3.
(Slurry) 17 is supplied from the
The polished surface of the wafer 2 is polished by the chemical action and the physical action of the polishing pad 3. The polishing rate v at an arbitrary point in the surface of the wafer 2 is given by: v = rC where rC is the distance from the center of the platen 4 to the center of the polishing head 1 and rH is the distance from the center of the polishing head 1 to the polishing point. ωT −rH ・ (ωH
−ωT), the wafer 2 when ωH = ωT
The polishing rate becomes constant irrespective of the position inside.

【0005】この工程の要求課題の大きなものとして、
研磨工程の終了点の検知がある。ことに、研磨工程を行
いながらの(in-situ の)研磨終了点の検出は、工程効
率化のためにも要請が大きい。
[0005] One of the major requirements of this process is as follows.
There is detection of the end point of the polishing process. In particular, the detection of the polishing end point (in-situ) during the polishing process is greatly demanded in order to improve the process efficiency.

【0006】この検出方法としては、一般的な膜厚計測
装置を研磨工程の終了点検出に用いることが多い。工程
後洗浄されたウェハの、微小なブランク部分(デバイス
パターンの無い場所)を測定場所として選択して種々の
方式で検出及び計測を行っている。
As this detection method, a general film thickness measuring device is often used for detecting the end point of the polishing process. A minute blank portion (where no device pattern is present) of the wafer cleaned after the process is selected as a measurement location, and detection and measurement are performed by various methods.

【0007】研磨平坦化工程において、より速いモニタ
方法としては、目的研磨層と異なった層へ研磨が進んだ
ときの摩擦変動を、ウェハ回転やパッドの回転のモータ
ートルクの変化によって検出する方法がある。
In the polishing and flattening step, as a faster monitoring method, a method of detecting a fluctuation in friction when polishing proceeds to a layer different from the target polishing layer by a change in motor torque of wafer rotation or pad rotation. is there.

【0008】他には、レーザ光をウェハ面に照射し、光
学干渉を利用して反射光強度の時間変動を追跡し膜厚計
測を行う方法がある。強度の時間変化を追跡し、所定値
になる時を以て終了点と判定する方法が多いが、ウェハ
のデバイスパターンに依存した不確定性と測定位置によ
る誤差、信号雑音の影響などのため、工程終了点を明確
に判断することが困難であることが指摘されている。
Another method is to irradiate a laser beam to a wafer surface, track the time variation of reflected light intensity using optical interference, and measure the film thickness. In many cases, the end point is determined when the intensity changes over time and reaches a predetermined value.However, due to the uncertainty depending on the device pattern of the wafer, errors due to the measurement position, and the effects of signal noise, the process ends. It is pointed out that it is difficult to judge points clearly.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のようなCMP工
程での終点検出の方法には各種あるが、今だ決定的とい
える方法が見つかっていない。
There are various methods for detecting the end point in the above-described CMP process, but no definitive method has yet been found.

【0010】たとえば膜厚計測機での計測は、十分な精
度が得られ、信頼性のあるデータは得られるものの、装
置そのものが大がかりなものになり、計測に時間もかか
り、工程へのフィードバックが遅くなる。
For example, measurement with a film thickness measuring instrument can obtain sufficient accuracy and reliable data, but the apparatus itself becomes large-scale, measurement takes time, and feedback to the process is required. Become slow.

【0011】また、モータートルクで工程終了点を検出
する方式は、簡便で高速ではあるが、層が明らかに異種
に変わったときを工程終了点として検知する場合にのみ
有効で、しかも精度の上で不十分である。
Although the method of detecting the process end point by the motor torque is simple and high-speed, it is effective only when detecting that the layer has clearly changed to a different type as the process end point, and is more accurate. Is not enough.

【0012】更にまた、レーザ光をウェハ面に照射する
方法は、ウェハのデバイスパターン種に依存した不確定
性と測定位置の誤差、更にはスラリー等に起因する信号
雑音の影響、以上を総合して信号の擾乱のため、工程終
了点を明確に判断することが困難であることが指摘され
ている。
Furthermore, the method of irradiating a laser beam onto a wafer surface combines the uncertainty and error of the measurement position depending on the device pattern type of the wafer, and the influence of signal noise caused by slurry and the like. It has been pointed out that it is difficult to clearly determine the process end point due to signal disturbance.

【0013】本発明は、以上の問題を解決し、信号に擾
乱があっても、且つ研磨層が明確に異なる種類に変化し
ない場合でも、研磨と同時(insitu)測定が可能
な研磨終了点の測定装置、及び測定方法、及び研磨装
置、及び半導体デバイス製造方法及び測定方法を記録し
た記録媒体を提供する。
[0013] The present invention solves the above-mentioned problems, and enables the in-situ measurement of the polishing end point even if the signal is disturbed and the polishing layer does not change to a clearly different type. Provided are a measuring device, a measuring method, a polishing device, and a recording medium on which a semiconductor device manufacturing method and a measuring method are recorded.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は第一に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光を検出して得られる信号波形から測定する
測定装置であり、前記信号波形が分光波形であり、前記
信号波形から二つ以上の特徴量を抽出する特徴量抽出部
と、前記二つ以上の特徴量を用い論理演算を行い工程終
了点を判定する論理演算部と、を具え、前記各特徴量
が、前記信号波形中の隣接する極大値・極小値対に対す
る|極大値−極小値|と、複数の前記極大値・極小値対
に対する各|極大値−極小値|の加算値と、前記信号波
形の積分値と、前記各値の1回及び2回の時間微分係数
の群と、前記時間微分係数の正負の符号の群と、の群か
ら選ばれた一つであることを特徴とする測定装置を提供
する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention firstly sets a step of forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate, or a step end point in a step of removing the film. The substrate surface is irradiated with light, and the reflected signal light or
Is a measuring device for measuring from a signal waveform obtained by detecting transmitted signal light , wherein the signal waveform is a spectral waveform, and a feature value extracting unit for extracting two or more feature values from the signal waveform; One or more performs logical operation using the feature quantity comprises a logical operation unit determines process end point, and each feature quantity
Correspond to adjacent maximum / minimum value pairs in the signal waveform.
| Maximum value−minimum value | and a plurality of the maximum value / minimum value pairs
Sum of each | maximum value−minimum value |
Integral of the shape and one and two time derivatives of each of the values
And a group of positive and negative signs of the time derivative,
A measuring device characterized by being one selected from the group consisting of:

【0015】第二に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光を検出して得られる信号波形から測定する
測定装置であり、前記信号波形が分光波形であり、前記
信号波形から二つ以上の特徴量を抽出する特徴量抽出部
と、前記二つ以上の特徴量を用い、ファジイ推論を使用
した論理演算を行い、工程終了点を判定する論理演算部
と、を具えることを特徴とする測定装置を提供する。
Second, an insulating film or a metal electrode on the substrate
End of process in film formation process or film removal process
At the end point, the substrate surface is irradiated with light, and the reflected signal light or
Is measured from the signal waveform obtained by detecting the transmitted signal light
A measurement device, wherein the signal waveform is a spectral waveform,
A feature extraction unit that extracts two or more features from a signal waveform
And fuzzy inference using the two or more features
Logical operation unit that performs the specified logical operation and determines the process end point
And a measuring device characterized by comprising:

【0016】第三に、前記ファジイ推論に於いて使用す
るメンバーシップ関数を、前記特徴量から演算した値に
より測定中にチューニングすることを特徴とする請求項
2記載の測定装置を提供する。
Third, the fuzzy inference used
To the value calculated from the feature quantity
Tuned during the measurement.
2. A measuring device according to item 2.

【0017】第四に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光を検出して得られる信号波形から抽出され
る特徴量の変化から測定する測定装置であり、前記信号
波形から特徴量を抽出する特徴量抽出部を具え、且つ前
記信号波形が、分光波形であり、尚且つ前記特徴量が、
前記信号波形中の隣接する極大値・極小値対に対する|
極大値−極小値|、または複数の前記極大値・極小値対
に対する各|極大値−極小値|の加算値、または前記信
号波形の積分値であることを特徴とする測定装置を提供
する。
Fourthly, the step of forming an insulating film or a metal electrode film on the substrate or the end point of the step of removing the film is performed by irradiating the substrate surface with light and reflecting the reflected signal light or the reflected signal light.
Is a measuring device that measures from a change in a feature value extracted from a signal waveform obtained by detecting a transmitted signal light , and includes a feature value extraction unit that extracts a feature value from the signal waveform, and the signal waveform is A spectral waveform, and the feature amount is
| For the adjacent maximum / minimum value pair in the signal waveform
A measuring device is provided which is a maximum value-minimum value |, or an addition value of each | maximum value-minimum value | for a plurality of the maximum value / minimum value pairs, or an integrated value of the signal waveform.

【0018】第五に、前記特徴量を前記信号波形を規格
化した波形から抽出することを特徴とする請求項1〜
何れか1項記載の測定装置を提供する。第六に、前記特
徴量を前記信号波形を回転補正した波形から抽出するこ
とを特徴とする請求項1〜何れか1項記載の測定装置
を提供する。
[0018] Fifth, according to claim 1-4, characterized by extracting the feature amount of the signal waveform from the normalized waveform
A measurement device according to any one of the preceding claims. Sixth, the measuring device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the characteristic amount is extracted from a waveform obtained by rotating and correcting the signal waveform.

【0019】第七に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光を検出して得られる信号波形から測定する
測定方法であり、前記信号波形から二つ以上の特徴量を
抽出する段階と、前記二つ以上の特徴量を用い論理演算
を行い工程終了点を判定する段階と、を具え、前記各特
徴量が、前記信号波形中の隣接する極大値・極小値対に
対する|極大値−極小値|と、複数の前記極大値・極小
値対に対する各|極大値−極小値|の加算値と、前記信
号波形の積分値と、前記各値の1回及び2回の時間微分
係数の群と、前記時間微分係数の正負の符号の群と、の
群から選ばれた一つであることを特徴とする測定方法を
提供する。
Seventh, the step of forming an insulating film or a metal electrode film on the substrate or the end point of the step of removing the film is performed by irradiating the substrate surface with light and reflecting the reflected signal light or the reflected signal light.
Is a measuring method for measuring from a signal waveform obtained by detecting a transmitted signal light, and extracting two or more characteristic amounts from the signal waveform, and performing a logical operation using the two or more characteristic amounts.
E ingredients and step of determining process end point, was subjected to, each JP
The characteristic amount is determined by the pair of the adjacent maximum value and minimum value in the signal waveform.
| Maximum value-minimum value | and a plurality of the maximum value / minimum value
Value of each | maximum value−minimum value |
Signal waveform integral value and one time and two time derivative of each value
A group of coefficients and a group of positive and negative signs of the time derivative
Provided is a measurement method characterized by being one selected from a group .

【0020】第八に、基板への絶縁膜もしくは金属電極
膜の成膜工程、または前記膜の除去工程における工程終
了点を、前記基板面に光を照射し、その反射信号光また
は透過信号光を検出して得られた信号波形から抽出され
る特徴量の変化により測定する測定方法であり、前記信
号波形が、分光波形であり、且つ前記特徴量が、前記信
号波形中の隣接する極大値・極小値対に対する|極大値
−極小値|、または複数の前記極大値・極小値対に対す
る各|極大値−極小値|の加算値、または前記信号波形
の積分値であることを特徴とする測定方法を提供する。
Eighth, the step of forming an insulating film or a metal electrode film on the substrate, or the end point of the step of removing the film is performed by irradiating the surface of the substrate with light and reflecting the reflected signal light or
Is a measurement method for measuring by a change in a characteristic amount extracted from a signal waveform obtained by detecting a transmitted signal light , wherein the signal waveform is a spectral waveform, and the characteristic amount is | Maximum value-minimum value | for an adjacent local maximum value / minimum value pair, or an added value of each | maximum value-minimum value | And a measuring method characterized by the following.

【0021】ここで、隣接する極大値・極小値対に対す
る|極大値−極小値|とは、分光波形中の互いに隣合う
極大値から極小値を減算した値の絶対値を示す。
Here, for the adjacent maximum value / minimum value pair,
| Maximum value-minimum value |
Indicates the absolute value of the value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value.

【0022】第九に、基板を保持する保持部と、研磨体
と、請求項1〜何れか1項記載の測定装置と、を具
え、前記基板と前記研磨体との間に研磨剤を介在させた
状態で、前記基板と前記研磨体との間に荷重を加え、双
方の間に相対運動を与えることにより基板を研磨する際
に、工程終了点の測定が可能なようにされたことを特徴
とする研磨装置を提供する。
Ninth, a holding unit for holding the substrate, a polishing body, and the measuring device according to any one of claims 1 to 6 , comprising an abrasive between the substrate and the polishing body. When a load is applied between the substrate and the polishing body in a state where the substrate is interposed and a substrate is polished by applying a relative motion between the two, the end point of the process can be measured. The present invention provides a polishing apparatus characterized by the following.

【0023】第十に、請求項記載の研磨装置を用いて
半導体ウェハの表面を研磨する段階を具えることを特徴
とする半導体デバイス製造方法を提供する。第十一に、
コンピュータを「請求項1〜の何れか1項記載の特徴
量抽出部及び論理演算部、または特徴量抽出部」として
機能させるための信号処理プログラムを記録した機械読
み取り可能な記録媒体を提供する。
[0023] Tenth, to provide a semiconductor device manufacturing method characterized by comprising the step of polishing a surface of a semiconductor wafer using a polishing apparatus according to claim 9, wherein. Eleventh,
A machine-readable recording medium storing a signal processing program for causing a computer to function as a “feature amount extraction unit and a logical operation unit or a feature amount extraction unit according to any one of claims 1 to 6 ”. .

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明では、工程終了点の検知の
ためにウェハ上の薄膜の光学的計測を行うことを試み
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, an attempt was made to optically measure a thin film on a wafer in order to detect a process end point.

【0025】薄膜の膜厚計測を光学的に行なう方法は種
々知られており、干渉現象を用いる方式においても、か
なりの精度が実現されている。しかし、いずれも( 多層
膜含む) ブランク膜計測についてのものである。本発明
が対象とするのは、ブランク膜だけでなく、デバイスパ
ターン( 下地パターン) が形成された基板(ウェハ)で
あって、ブランク膜のようには二次元的に一様でない部
分が対象となる。この場合、ブランク膜から単純に予測
される信号は得られない。
Various methods of optically measuring the thickness of a thin film are known, and considerable accuracy is realized even in a method using an interference phenomenon. However, all of them relate to blank film measurement (including multilayer film). The object of the present invention is not only a blank film, but also a substrate (wafer) on which a device pattern (underlying pattern) is formed. Become. In this case, a signal simply predicted from the blank film cannot be obtained.

【0026】そこで、本発明は測定のために、多波長成
分の光源を用い、多波長成分の光をウェハに照射し、反
射光の波長依存性即ち分光特性を分析することにより測
定を行う。多波長成分の光源としては好ましくは、白色
光源を用いる。白色光源を用いた場合、照射は白色光を
そのまま照射しても、これを分光した成分を経時的に照
射してもどちらでも良い。また、この白色光源として
は、通常の連続的に比較的広いスペクトル光を発する光
源でなくて、比較的半値幅の狭い複数のスペクトルの光
を発光する光源であっても、更にまた、赤外光源であっ
ても、紫外光源であっても用いることができる。
Therefore, in the present invention, the measurement is performed by using a light source of a multi-wavelength component, irradiating the wafer with the light of the multi-wavelength component, and analyzing the wavelength dependence of the reflected light, that is, the spectral characteristics. Preferably, a white light source is used as the light source of the multi-wavelength component. When a white light source is used, the irradiation may be either white light as it is, or a component obtained by spectrally irradiating the white light over time. Further, the white light source may be a light source that emits light of a plurality of spectra having a relatively narrow half-value width, instead of a light source that normally emits a relatively wide spectrum light. A light source or an ultraviolet light source can be used.

【0027】照射方式には、ここではウェハの被研磨面
側から照射する方式を説明するが、これに限らず、赤外
域での多波長成分光源を用いることにより、ウェハ裏面
(被研磨面と対向する面)からの照射を行う方式( この
場合、反射光を検出する場合と、透過光を検出する場合
とがある) を取ることも可能である。
As the irradiation method, a method of irradiating from the polished surface side of the wafer will be described here. However, the irradiating method is not limited to this. It is also possible to adopt a method of performing irradiation from the opposite surface (in this case, there are cases where reflected light is detected and cases where transmitted light is detected).

【0028】また、照射光のスポット径は、パターンの
最小単位に比較して大きくすることが好ましい。こうし
た場合、分光特性の波形は、複雑な干渉効果のため、ブ
ランク膜とは大きく異なったものとなる。ここでパター
ンの最小単位とは、例えば図14の平面図で概略を示し
たパターンに対して一次元方向について示すように、周
期構造を有するパターンの最小繰り返し単位のことであ
る。
It is preferable that the spot diameter of the irradiation light be larger than the minimum unit of the pattern. In such a case, the waveform of the spectral characteristic is significantly different from that of the blank film due to a complicated interference effect. Here, the minimum unit of the pattern is, for example, the minimum repetition unit of a pattern having a periodic structure as shown in a one-dimensional direction with respect to the pattern schematically shown in the plan view of FIG.

【0029】以下、本発明の実施形態を図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1は、本発明を説明するための
CMP研磨装置の概略図である。研磨パッド3と定盤4
に透光窓5を設け、ウェハの被研磨面への照射光と反射
信号光とを通過可能とした以外は、図12の従来のCM
P研磨装置と同じであるので、研磨自体の動作説明は冗
長を避けるために省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a CMP polishing apparatus for explaining the present invention. Polishing pad 3 and surface plate 4
The conventional CM shown in FIG. 12 except that a light-transmitting window 5 is provided so as to allow irradiation light to the polished surface of the wafer and reflected signal light to pass through.
Since the operation is the same as that of the P polishing apparatus, the description of the operation of the polishing itself is omitted to avoid redundancy.

【0030】図1の研磨装置は、図12の研磨装置で説
明したような動作でウェハ2の被研磨面を研磨する。本
発明では研磨の際に研磨終了点測定装置30が研磨終了
点を測定する。
The polishing apparatus shown in FIG. 1 polishes the surface to be polished of the wafer 2 by the operation described with reference to the polishing apparatus shown in FIG. In the present invention, the polishing end point measuring device 30 measures the polishing end point during polishing.

【0031】図1の30で示された研磨終了点測定装置
は、白色光源9、レンズ11〜13、ビームスプリッタ
10、受光部6、信号処理部8を具える。ここで、白色
光源としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タン
グステンランプ、白色LED、等を用いることができ
る。ビームスプリッタ10としては光学薄膜タイプの振
幅分割型が好ましく、また、窓材が一般的に有する複屈
折性が測定に及ぼす悪影響を軽減するために無偏光タイ
プが好ましい。更に、信号処理部8としては、好ましく
はコンピュータが用いられる。
The polishing end point measuring device indicated by 30 in FIG. 1 includes a white light source 9, lenses 11 to 13, a beam splitter 10, a light receiving section 6, and a signal processing section 8. Here, as the white light source, a xenon lamp, a halogen lamp, a tungsten lamp, a white LED, or the like can be used. The beam splitter 10 is preferably an optical thin film type of an amplitude division type, and a non-polarization type is preferable in order to reduce an adverse effect on birefringence which a window material generally has on measurement. Further, a computer is preferably used as the signal processing unit 8.

【0032】白色光源から発する照射光は、レンズ11
を透過し、ビームスプリッタ10を透過し、レンズ12
を透過して透光窓5を通過してウェハ2の被研磨面に照
射される。透光窓5には好ましくは透明窓材15が嵌め
込まれており、材料としてはポリカーボネート、アクリ
ル、等が用いられる。ウェハ2からの反射信号光は、レ
ンズ12を再び透過し、ビームスプリッタ10を反射
し、レンズ13を透過し、受光部6で受光される。受光
部6は反射信号光に応じた光信号を信号処理部8に送
る。この信号処理部8は特徴量抽出部と論理演算部を具
える。
The irradiation light emitted from the white light source is
Through the beam splitter 10 and through the lens 12
Through the light-transmitting window 5 to irradiate the surface of the wafer 2 to be polished. A transparent window material 15 is preferably fitted into the translucent window 5, and polycarbonate, acrylic, or the like is used as a material. The reflected signal light from the wafer 2 passes through the lens 12 again, reflects on the beam splitter 10, passes through the lens 13, and is received by the light receiving unit 6. The light receiving unit 6 sends an optical signal corresponding to the reflected signal light to the signal processing unit 8. The signal processing unit 8 includes a feature amount extraction unit and a logical operation unit.

【0033】ここで信号処理部にコンピュータを用いた
場合の信号処理部の構成を図5に示す。図5にて、コン
ピュータ30の内部には、CPU(中央処理装置)31
が設けられ、CPU31には、キーボードやマウスから
なる入力装置34、ハードディスク36、メモリ37、
インターフェースボード33、及びインターフェースボ
ード32が接続される。更に必要に応じてCPU31に
は、モニタ装置が接続される。
FIG. 5 shows the configuration of the signal processing unit when a computer is used as the signal processing unit. In FIG. 5, a CPU (central processing unit) 31 is provided inside a computer 30.
The CPU 31 includes an input device 34 including a keyboard and a mouse, a hard disk 36, a memory 37,
The interface boards 33 and 32 are connected. Further, a monitor device is connected to the CPU 31 as necessary.

【0034】また、CPU31には、CD−ROMドラ
イブ装置35が接続され、このCD−ROMドライブ装
置35に、信号処理プログラム、およびそのインストー
ルプログラムを記録したCD−ROM38が挿入される
と、CPU31は、このインストールプログラムによ
り、信号処理プログラムを展開し、ハードディスク36
に実行可能な状態で格納する。プログラムを記録した媒
体がフロッピーディスクのときは、CD−ROMドライ
ブ装置35の替わりにフロッピーディスクドライブ装置
を用いる。
A CD-ROM drive 35 is connected to the CPU 31. When a CD-ROM 38 in which a signal processing program and its installation program are recorded is inserted into the CD-ROM drive 35, the CPU 31 With this installation program, the signal processing program is expanded and the hard disk 36
In the executable state. When the medium on which the program is recorded is a floppy disk, a floppy disk drive is used instead of the CD-ROM drive 35.

【0035】信号処理部にコンピュータを用いた場合、
特徴量抽出部は、図16のS2、及び図17のS32、
及び図18のS42にて、CPU31が「特徴量を抽出
する機能」に対応し、論理演算部は、図16では、CP
U31が「メンバーシップ関数のチューニングを行い
(S3)、各特徴量の合致度を計算し(S4)、各々の
ファジイルールの結果を計算し(S5)、ファジイ推論
の最終結果を計算し(S6)、デファジフィケーション
を行い(S7)、デファジフィケーションの値が設定値
に達したかどうかを判断する(S8)機能」に対応す
る。また、論理演算部は、図17では、CPU31が
「論理演算アルゴリズムに基づいて論理演算し(S3
3)、論理演算結果が工程終了点条件を充たすかどうか
を判断する(S34)機能」に対応する。
When a computer is used for the signal processing unit,
The feature amount extraction unit performs S2 in FIG. 16 and S32 in FIG.
Also, in S42 of FIG. 18, the CPU 31 corresponds to the “function of extracting a feature amount”, and the logical operation
U31 tunes the membership function (S3), calculates the degree of matching of each feature (S4), calculates the result of each fuzzy rule (S5), and calculates the final result of fuzzy inference (S6). ), Performs defuzzification (S7), and determines whether the value of defuzzification has reached a set value (S8). In FIG. 17, the logical operation unit performs the logical operation based on the logical operation algorithm (S3
3) function of determining whether or not the result of the logical operation satisfies the process end point condition (S34) ".

【0036】図2は、光信号の波形の一例を示す。この
光信号は分光信号であり、横軸は、分光器(図示せず)
のチャンネル(図2では117ch分、波長420nm
〜800nmに相当する)を示し、縦軸は反射率を示
す。この分光信号を得るためには、反射信号光を分光し
た光を受光するか、白色光を分光した光を照射光とする
必要があるが、分光器は図1には図示されていない。図
1を参照すれば分かるように、定盤4は、回転している
ので、透光窓5もまたウェハ2や照射光軸に対して回転
し、透光窓5が照射光の位置に回転してくる度毎(通常
は定盤4が1回転する間に1回)に図2のような信号波
形が得られる。本発明は、この信号波形に基づいて工程
終了点を判定する。
FIG. 2 shows an example of a waveform of an optical signal. This optical signal is a spectral signal, and the horizontal axis is a spectroscope (not shown).
Channel (117 channels in FIG. 2, wavelength 420 nm)
800800 nm), and the vertical axis indicates the reflectance. In order to obtain this spectral signal, it is necessary to receive light obtained by splitting the reflected signal light or to use light obtained by splitting white light as irradiation light, but the spectroscope is not shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, the platen 4 is rotating, so that the light transmitting window 5 also rotates with respect to the wafer 2 and the irradiation optical axis, and the light transmitting window 5 rotates to the position of the irradiation light. A signal waveform as shown in FIG. 2 is obtained each time it is performed (usually once during rotation of the platen 4). The present invention determines the process end point based on this signal waveform.

【0037】図2を見てわかる通り、信号波形には多く
のノイズ要素が含まれている。そのため前処理として、
信号波形のスムージング処理を行う。図3にスムージン
グ処理を行った後の信号波形を16例示している。この
16例は、各々、ある種類のデバイスのパターンを有す
るウエハを研磨したときに、定盤4が1回転する度毎に
連続して取得した信号波形であり、横軸は波長、縦軸は
反射率に対応する。各信号波形のグラフの中央上部に信
号波形取得番号(以後信号番号と呼ぶ)を表示してあ
る。したがって、図3には連続した信号番号の32番目
(左上)から47番目(右下)が示されている。この例
の場合の研磨終了点は、信号番号が45番目の時点であ
る。この45番目の信号をその前後の44番目の信号、
46番目の信号と較べてみると分かるように、これらの
信号の間には明確な差異は見つけられない。図3は特
に、研磨終了点がわかりにくいデバイスウェハを選んだ
訳でなく、一般的に信号変化は、研磨終了点前後で明確
な変化を示さず、その変化は極めて微妙であり、曖昧性
が強いことが経験的に分かっている。
As can be seen from FIG. 2, the signal waveform contains many noise elements. Therefore, as preprocessing,
Performs a smoothing process on the signal waveform. FIG. 3 illustrates 16 signal waveforms after performing the smoothing process. In each of the 16 examples, when a wafer having a pattern of a certain type of device is polished, the signal waveforms are continuously obtained each time the platen 4 makes one rotation, and the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the wavelength. Corresponds to reflectivity. A signal waveform acquisition number (hereinafter referred to as a signal number) is displayed at the upper center of the graph of each signal waveform. Therefore, FIG. 3 shows the 32nd (upper left) to 47th (lower right) consecutive signal numbers. In this example, the polishing end point is the time point when the signal number is 45. This 45th signal is the 44th signal before and after it,
As can be seen by comparison with the 46th signal, no clear difference is found between these signals. FIG. 3 does not particularly select a device wafer whose polishing end point is difficult to understand. Generally, the signal change does not show a clear change before and after the polishing end point, and the change is extremely subtle and has ambiguity. We know empirically that it is strong.

【0038】このように、極めて曖昧で且つ微妙な信号
変化を適切に捉えるために、本発明では先ず第一に信号
波形から適当な特徴量を抽出し、この特徴量の変化に基
づいて研磨終了点を検知する。更には、これら特徴量を
複数組み合わせた論理演算により研磨終了点を検知す
る。
As described above, in order to appropriately capture an extremely vague and subtle signal change, the present invention first extracts an appropriate feature from the signal waveform, and finishes polishing based on the change in the feature. Detect points. Further, the polishing end point is detected by a logical operation combining a plurality of these feature amounts.

【0039】図4には、この特徴量を説明するための信
号波形が二つ示されている。これら信号波形は分光波形
であり、下の曲線は図3の信号番号33に対応する。こ
こでは特徴量として極大値と極小値とを選んでおり、こ
の信号波形上に、◇により極大値が、+により極小値が
示されている。この極大値と極小値とは、信号波形に平
滑化微分を行うことにより演算(抽出)することができ
る。これら極大値と極小値の位置(波長,反射率)が特
徴量となるが、本実施例では反射率を用いた。これら特
徴量の抽出に当たっては、信号波形の大きさは、好まし
くは規格化される。この規格化は、照射光源強度の変動
や、レンズ等から成る光学系の透過率の変動や、受光部
の受光感度の変動や、スラリーの変動等の、ウェハの研
磨状態の変化とは無関係に変動する外乱成分が信号に与
える影響を軽減するために行う。規格化の方法として
は、信号波形中に基準点を指定し、この基準点の大きさ
を基準値とするように信号波形の大きさを補正する。基
準点としては、信号波形が分光波形の場合、所定のスペ
クトル範囲中の所定の波長に於ける反射率、または所定
のスペクトル範囲中の反射率の最大極大値、または所定
のスペクトル範囲中の最大反射率の群から選ばれた一つ
を選ぶことが好ましいが、これらに限定されるものでは
ない。図4の例では、信号波形の最大極大値を所定の基
準値(この場合は1)にする規格化が行われた。具体的
には、波形の規格化は、信号波形を複数の極大値のうち
最大の極大値で割り算することにより行うことができ
る。図4の上の曲線が、規格化した信号波形を示す。こ
の信号波形の規格化は、特徴量として極大値や極小値を
抽出するときのみならず、他のあらゆる特徴量を抽出す
る際に好ましく行われ、そのために、特徴量の抽出の演
算はすべてこの規格化波形を対象にして行われることが
好ましい。
FIG. 4 shows two signal waveforms for explaining the characteristic amount. These signal waveforms are spectral waveforms, and the lower curve corresponds to signal number 33 in FIG. Here, a maximum value and a minimum value are selected as the feature amounts. On this signal waveform, the maximum value is indicated by ◇, and the minimum value is indicated by +. The maximum value and the minimum value can be calculated (extracted) by performing smoothing differentiation on the signal waveform. The positions (wavelength, reflectance) of the local maximum value and the local minimum value are feature amounts. In this embodiment, the reflectance is used. In extracting these features, the magnitude of the signal waveform is preferably normalized. This standardization is performed independently of changes in the polishing state of the wafer, such as fluctuations in the intensity of the irradiation light source, fluctuations in the transmittance of the optical system including lenses, fluctuations in the light-receiving sensitivity of the light-receiving unit, and fluctuations in the slurry. This is performed to reduce the influence of a fluctuating disturbance component on the signal. As a standardization method, a reference point is designated in a signal waveform, and the size of the signal waveform is corrected so that the size of the reference point is used as a reference value. As the reference point, when the signal waveform is a spectral waveform, the reflectance at a predetermined wavelength in a predetermined spectral range, the maximum value of the reflectance in the predetermined spectral range, or the maximum value in the predetermined spectral range. It is preferable to select one selected from the group of the reflectance, but the present invention is not limited thereto. In the example of FIG. 4, the normalization is performed such that the maximum value of the signal waveform is a predetermined reference value (in this case, 1). Specifically, waveform normalization can be performed by dividing the signal waveform by the largest local maximum value among a plurality of local maximum values. The upper curve in FIG. 4 shows the normalized signal waveform. This normalization of the signal waveform is preferably performed not only when extracting a maximum value or a minimum value as a feature value, but also when extracting any other feature value. It is preferable to perform the processing on the normalized waveform.

【0040】更に特徴量の抽出に際して、規格化を行っ
た後に、規格化された基準点を中心に信号波形を回転補
正することが好ましい。これを行う理由は信号波形から
スラリーの影響を除去するためである。反射信号光はス
ラリーを透過して来るので、取得された信号波形にはス
ラリーにより散乱等の影響を受け変動した成分が含まれ
ている。この変動量は、スラリー濃度に比例し、且つ波
長依存性を受ける。変動量は、一般に短波長側ほど大き
いので、スラリー濃度が高い程、信号波形は右上がり傾
向を強める。この様子を図15に示す。この信号波形の
図15(b)や図15(c)の状態で後出の特徴量Si
gmaやSumPBを抽出すると、その値は、スラリー
が無いときの図15(a)のときのものとは異なり、し
かもスラリー濃度依存性を受ける。つまり、特徴量の大
きさが、膜厚などウェハ本来の情報以外にスラリー濃度
により左右されてしまい、工程終了点の測定精度を低下
させてしまうのである。そこで、信号波形を補正し、信
号波形を図15(a)の状態に戻す。補正方法として
は、図15(b)や図15(c)の信号波形の規格化さ
れた基準点(右上の各×印の点)の回りに信号を傾きを
減らす方向に回転するのである。このとき傾きは、信号
波形を一次曲線で近似し、その勾配から判断する。信号
波形の回転補正の方法としては、この回転による方法以
外に、別途ブランクミラー等で測定したスラリーの特性
を参照値として、信号波形をスラリーの特性で除算する
方法がある。勿論この第二の方法の場合には、この除算
の後に規格化が行われる。
Further, when extracting the characteristic amount, it is preferable that after the normalization, the signal waveform is rotationally corrected about the standardized reference point. The reason for doing this is to remove the effects of slurry from the signal waveform. Since the reflected signal light is transmitted through the slurry, the acquired signal waveform contains a component which fluctuates under the influence of scattering or the like due to the slurry. This variation is proportional to the slurry concentration and is wavelength dependent. Since the fluctuation amount is generally larger on the shorter wavelength side, the higher the slurry concentration, the stronger the signal waveform tends to rise to the right. This is shown in FIG. In the state of FIG. 15 (b) and FIG. 15 (c) of this signal waveform,
When gma and SumPB are extracted, their values are different from those in the case of FIG. 15A when there is no slurry, and are dependent on the slurry concentration. In other words, the magnitude of the feature amount is affected by the slurry concentration other than the information inherent in the wafer such as the film thickness, and the measurement accuracy at the process end point is reduced. Therefore, the signal waveform is corrected, and the signal waveform is returned to the state shown in FIG. As a correction method, the signal is rotated around a standardized reference point (point indicated by each X mark in the upper right) of the signal waveform in FIG. 15B or FIG. At this time, the slope is determined by approximating the signal waveform by a linear curve and determining the slope. As a method of correcting the rotation of the signal waveform, there is a method of dividing the signal waveform by the characteristic of the slurry, using the characteristic of the slurry separately measured by a blank mirror or the like as a reference value, in addition to the method by this rotation. Of course, in the case of this second method, normalization is performed after this division.

【0041】他の特徴量としては、信号波形中の隣接す
る極大値・極小値対に対する|極大値−極小値|、また
は複数の前記極大値・極小値対に対する各|極大値−極
小値|の加算値即ちΣ|極大値−極小値|、または信号
波形の積分値、または前記各特徴量の1回微分係数、ま
たは前記各特徴量の2回微分係数を用いることができ
る。
As another characteristic amount, adjacent features in the signal waveform are used .
| Maximum value-minimal value |
Is | maximum-maximum for each of the plurality of maximum value / minimum value pairs.
Addition of small value |, that is, Σ | maximum value−minimum value |
The integral value of the waveform, or the first derivative of each feature,
Alternatively, the second derivative of each of the feature amounts can be used.

【0042】ここで、特に、前記複数の前記極大値・極
小値対に対する各|極大値−極小値|の加算値で得られ
る特徴量は、極大値と極小値の差(Sum OF Pe
akto Bottom)の意味で簡略的に、SumP
Bと呼ぶ。図4に於いて、SumPBは、規格化波形の
隣り合う◇と+に対応する山と谷との標高差の合計であ
り、((◇1)−(+1))+((◇2)−(+2)+
((◇3)−(+3))により求められる。
Here, in particular, the feature amount obtained by adding each of the | maximum value−minimum value | to the plurality of the maximum value / minimum value pairs is a difference between the maximum value and the minimum value (Sum OF Pe).
akato Bottom)
Called B. In FIG. 4, SumPB is the sum of elevation differences between peaks and valleys corresponding to adjacent ◇ and + of the normalized waveform, and is (((1) − (+ 1)) + ((◇ 2) − (+2) +
((◇ 3) − (+ 3)).

【0043】更に、前記信号波形の積分値を簡略的にS
igmaと呼ぶ。図4に於いて、Sigmaは、規格化
波形と波長軸と縦軸(反射率軸)で囲まれた面積とな
る。さらに、SumPBの時間微分、または、Sigm
aの時間微分を特徴量として用いる場合、これを図3の
場合に当てはめると、SumPBの時間微分は、各信号
番号に於ける規格化信号(図3は原信号のみが表示され
ている)に対するSumPBの傾き、即ち隣接する信号
番号間(例えば44と45間)でのSumPBの差であ
る。Sigmaの時間微分は、各信号番号に於ける規格
化信号に対するSigmaの傾き、即ち隣接する信号番
号間(例えば44と45間)でのSigmaの差であ
る。
Further, the integral value of the signal waveform is simply represented by S
igma. In FIG. 4, Sigma is an area surrounded by the normalized waveform, the wavelength axis, and the vertical axis (reflectance axis). Further, the time derivative of SumPB or Sigma
When the time derivative of “a” is used as a feature value, and this is applied to the case of FIG. 3, the time derivative of SumPB is calculated for the normalized signal (only the original signal is shown in FIG. 3) at each signal number. The slope of SumPB, that is, the difference of SumPB between adjacent signal numbers (for example, between 44 and 45). The time derivative of Sigma is the gradient of Sigma with respect to the normalized signal at each signal number, that is, the difference of Sigma between adjacent signal numbers (for example, between 44 and 45).

【0044】ところで、半導体デバイスウェハの、パタ
ーン面からの反射光は、パターンを構成するデバイス(
積層薄膜) の各層、各部分からの光波の重ね合わせと考
えることができ、この重ね合わされた結果の反射信号光
の分光波形は、複雑な干渉効果のため、( 例え最上層の
膜厚が同じであっても) ブランク膜とは大きく異なった
ものになる。図13は、この干渉の概念を説明する説明
図である。図13は、一つのデバイスウェハの断面を示
す。図13にて、18は金属電極層、19は誘電体層、
21は下層部分、20は照射光スポット、そして10
0、200、300、a、bは、各々、デバイスの( 積
層薄膜) の各層、各部分からの反射光波を示し、これら
の光波が相互に複雑な干渉をした結果が反射信号光にな
るのである。
By the way, the reflected light from the pattern surface of the semiconductor device wafer reflects the device (
It can be considered as a superposition of light waves from each layer and each part of the (stacked thin film), and the spectral waveform of the reflected signal light resulting from this superposition is due to complicated interference effects (for example, when the film thickness of the top layer is the same). (Even though) it is very different from the blank film. FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the concept of this interference. FIG. 13 shows a cross section of one device wafer. In FIG. 13, 18 is a metal electrode layer, 19 is a dielectric layer,
21 is a lower layer part, 20 is an irradiation light spot, and 10
Reference numerals 0, 200, 300, a, and b denote reflected light waves from each layer and each portion of the (laminated thin film) of the device, respectively. Since the result of the interference of these light waves with each other becomes a reflected signal light, is there.

【0045】このような反射信号光から得られた信号波
形から、測定対象の膜厚を直接に計算し、研磨状態の判
定を行うことは、一般的には容易ではない。更に、分光
波形の解析の困難性の他に、分光波形に不安定性を与え
る擾乱の問題がある。
It is generally not easy to directly calculate the thickness of the object to be measured from the signal waveform obtained from the reflected signal light and determine the polishing state. Further, in addition to the difficulty in analyzing the spectral waveform, there is a problem of disturbance that gives instability to the spectral waveform.

【0046】これらの擾乱の主要な第一は、スラリーで
ある。図1の場合には、透光窓5にある窓板15の上面
に付着したスラリーである。照射光と反射信号光が透過
するスラリー層厚は、研磨中に不規則に変動したり、ス
ラリー成分が不規則に変動するので、このスラリーは、
信号波形に予測困難なノイズを与える。
A major first of these disturbances is the slurry. In the case of FIG. 1, the slurry is the slurry adhered to the upper surface of the window plate 15 in the light transmitting window 5. The slurry layer thickness through which the irradiation light and the reflected signal light are transmitted fluctuates irregularly during polishing and the slurry component fluctuates irregularly.
Gives unpredictable noise to the signal waveform.

【0047】その第二は、図1により分かるように、定
盤4の回転により透光窓が照射光を横切り、測定する度
毎に、照射光スポットが、前の照射位置とは異なる位置
を照射し測定することにより生じる擾乱である。この擾
乱は、一般的に避けられない、残膜厚のウェハ上に於け
る不均一性のためや、異なる位置の異なるパターン種を
測定するために、予測困難なノイズを与える。 [実施形態1]以上のように、ここで取り扱うのは、解
析が困難であり、且つ擾乱の影響を受けた信号である。
そのために、本発明では、研磨状態を捉え得る特徴量を
信号波形から複数抽出し、これらの特徴量をファジイ推
論を用いて論理演算することを試みた。
Secondly, as can be seen from FIG. 1, the rotation of the surface plate 4 causes the light-transmitting window to cross the irradiation light, and every time measurement is performed, the irradiation light spot moves to a position different from the previous irradiation position. Disturbance caused by irradiation and measurement. This disturbance gives unpredictable noise due to inevitable non-uniformity of the remaining film thickness on the wafer and measurement of different pattern types at different positions. [Embodiment 1] As described above, what is handled here is a signal that is difficult to analyze and is affected by disturbance.
For this purpose, the present invention has attempted to extract a plurality of feature amounts capable of capturing a polishing state from a signal waveform and logically operate these feature amounts using fuzzy inference.

【0048】本実施形態のファジイ推論においては、以
下のような特徴量を用いたが、他の特徴量群も用いるこ
とができ、これらは、ウェハの種類等に応じて実験また
は理論的検討に基づいて選定される。
In the fuzzy inference of the present embodiment, the following feature values are used. However, other feature value groups can also be used. These feature values are used for experiments or theoretical studies according to the type of wafer. Is selected based on

【0049】本実施形態で用いたのは、SumPB、
Sigma、SumPBの1回微分係数、Sig
maの1回微分係数、SumPBの2回微分係数、
Sigmaの2回微分係数の6個の特徴量である。
In this embodiment, SumPB,
Sigma, 1st derivative of SumPB, Sig
ma first derivative, SumPB second derivative,
These are six feature quantities of Sigma's second derivative.

【0050】また、ファジイルールとしては、特に限定
されることはなく、ウェハの種類等に応じて実験または
理論的検討に基づいて適宜選定される。本実施形態では
以下の二つのルールを用いた。これらのルールはファジ
イルールに於ける「また」で結びつけられる。 ルール1:が大きい、且つが小さい、且つが小さ
い、且つが小さい、且つが負であり、且つが正な
らば、終点は近い。また、 ルール2:が小さいか、またはが大きいか、または
が大きいか、またはが大きいか、またはが正か、
またはが負ならば、終点は遠い。
The fuzzy rule is not particularly limited, and is appropriately selected based on experiments or theoretical studies according to the type of wafer and the like. In the present embodiment, the following two rules are used. These rules are linked by "again" in the fuzzy rules. Rule 1: If large, small, small, small, small, negative, and positive, the end points are close. Rule 2: is small, large, large, large, large, or positive,
If it is negative, the end point is far.

【0051】ここで、ルール1、2の各「 大きい」「 小
さい」はそれぞれメンバーシップ関数に基づいたもので
ある。図6の上図にSumPBの、そして下図にSig
maのメンバーシップ関数を、図7に上記ファジイルー
ルのメンバーシップ関数表現を示す。
Here, each of "large" and "small" in rules 1 and 2 is based on a membership function. The upper figure of FIG. 6 shows SumPB, and the lower figure shows Sig.
FIG. 7 shows a membership function expression of the fuzzy rule.

【0052】ここでメンバーシップ関数は、ファジイル
ールで、「 大きい」「 小さい」という曖昧な言葉の、大
きいという事実、または小さいという事実に対する合致
の度合い(合致度)を示す関数である。尚、ここでのフ
ァジイ推論は菅野方式(Sugeno,M.,Industrial app
lications of fuzzy control,Elsevier Science Pub.C
o.,1985)を使用している。このメンバーシップ関数
は、各特徴量毎に事前に予備実験や計算結果等に基づい
て決定される。
Here, the membership function is a function indicating the degree of matching (the degree of matching) of the vague words “large” and “small” to the fact that it is large or small, in the fuzzy rule. The fuzzy inference here is based on the Sugano method (Sugeno, M., Industrial app.
lications of fuzzy control, Elsevier Science Pub.C
o., 1985). This membership function is determined in advance for each feature amount based on preliminary experiments, calculation results, and the like.

【0053】図6の上図に於いて、横軸はSumPBの
値、縦軸はマッチングの度合い(合致度)を示す。Su
mPBの値が1.6以上のときに、「 大きい」のメンバ
ーシップ関数が1であり、「 小さい」のメンバーシップ
関数が0であることは、SumPBの値が1.6以上の
ときに、SumPBの値と「 大きい」との合致度は1で
あり、「 小さい」との合致度は0であることを示す。ま
た、SumPBの値が0.8以下のときに、「 小さい」
のメンバーシップ関数が1であり、「 大きい」のメンバ
ーシップ関数が0であることは、SumPBの値が0.
8以下のときに、SumPBの値の「 小さい」との合致
度は1であり、「 大きい」との合致度は0であることを
示す。更に、SumPBの値が0.8を超え1.6未満
のときに、「大きい」との合致度も「 小さい」との合致
度も両方ともに0以上1以下の値を取り、SumPBの
この領域が、「大きい」とも「小さい」ともつかない領
域である。
In the upper part of FIG. 6, the horizontal axis represents the value of SumPB, and the vertical axis represents the degree of matching (degree of matching). Su
When the value of mPB is 1.6 or more, the membership function of “large” is 1 and the membership function of “small” is 0, which means that when the value of SumPB is 1.6 or more, The matching degree between the value of SumPB and “large” is 1, and the matching degree with “small” is 0. When the value of SumPB is 0.8 or less, “small”
Is 1 and the membership function of “large” is 0, which means that the value of SumPB is 0.
When the value is 8 or less, the degree of matching of the value of SumPB with “small” is 1, and the degree of matching with the value of “large” is 0. Further, when the value of SumPB is more than 0.8 and less than 1.6, both the degree of matching with “large” and the degree of matching with “small” take a value of 0 or more and 1 or less. However, it is an area that cannot be said to be “large” or “small”.

【0054】図6の下図に於いてSigmaのルール1
の「小さい」とルール2の「大きい」との各々のメンバ
ーシップ関数を示すが、これの意味はSumPBの場合
と同様に解釈すれば良い。
In the lower diagram of FIG. 6, Sigma rule 1
The membership functions of “small” and “large” in Rule 2 are shown, and their meanings may be interpreted in the same manner as in SumPB.

【0055】次に、図7において、(1) 、(2) 、(3) 、
(4) 、(5) 、及び(6) は、各々前出のSumPB、Si
gma、SumPBの1回微分係数(SumPB−Di
ff)、Sigmaの1回微分係数(Sigma−Di
ff)、SumPBの2回微分係数(SumPB−Di
ff2)、及びSigmaの2回微分係数(Sigma
−Diff2)に対するメンバーシップ関数である。上
下2列の内、上列は、ルール1に対するものであり、下
列は、ルール2に対するものである。ここで、(1) 及び
(2) は、図6で示したメンバーシップ関数をルール1と
ルール2に分けて、且つ縮小して表示したものである。
(3) 、(4) 、(5) 、及び(6) の各メンバーシップ関数に
て、各横軸は各特徴量の値であり、縦軸はルール1、ル
ール2の各々に対する合致度(0〜1)である。また、
各メンバーシップ関数の各縦軸に平行な各直線は、ある
信号番号に対する、、、、、及びの各特徴
量の入力値であり、各々2.50、75、0.12、
2.50、−1.00、及び1.00である。これら各
直線と各メンバーシップ関数との各交点が、各々の特徴
量の合致度である。
Next, in FIG. 7, (1), (2), (3),
(4), (5) and (6) correspond to the SumPB, Si
gma, the first derivative of SumPB (SumPB-Di
ff), the first derivative of Sigma (Sigma-Di)
ff), the second derivative of SumPB (SumPB-Di)
ff2), and the second derivative of Sigma (Sigma)
-Diff2). Of the upper and lower two columns, the upper column is for rule 1 and the lower column is for rule 2. Where (1) and
(2) shows the membership function shown in FIG. 6 divided into rule 1 and rule 2 and reduced and displayed.
In each of the membership functions of (3), (4), (5), and (6), the horizontal axis represents the value of each feature, and the vertical axis represents the degree of matching with each of rule 1 and rule 2 ( 0-1). Also,
Each straight line parallel to each vertical axis of each membership function is an input value of each feature amount of,,, and for a certain signal number, and is 2.50, 75, 0.12,
2.50, -1.00, and 1.00. Each intersection between each of these straight lines and each of the membership functions is the degree of matching of each feature.

【0056】ルール1に対する(1) 、(2) 、(3) 、(4)
、(5) 、及び(6) の合致度は、各々1、1、0.6
0、0.75、1、及び1であり、ルール1はこれらの
論理積を取る。本実施形態では論理積として代数積を取
るので、ルール1の結果は、1×1×0.60×0.7
5×1×1=0.45となる。このルール1の結果は、
図7(a)に、研磨終了点を1にしたときのこの1に対
する合致度が0.45として示されており、これはルー
ル1の結果のメンバーシップ関数である。
(1), (2), (3), (4) for rule 1
, (5), and (6) are 1, 1, 0.6, respectively.
0, 0.75, 1, and 1, and Rule 1 takes the logical product of these. In the present embodiment, an algebraic product is taken as a logical product, and the result of Rule 1 is 1 × 1 × 0.60 × 0.7
5 × 1 × 1 = 0.45. The result of this rule 1 is
In FIG. 7A, the degree of matching with respect to 1 when the polishing end point is set to 1 is shown as 0.45, which is a membership function resulting from Rule 1.

【0057】また、ルール2に対する(1) 、(2) 、(3)
、(4) 、(5) 、及び(6) の合致度は、各々0、0、
0.4、0.25、0、及び0であり、ルール2はこれ
らの論理和を取る。論理和としては、代数和を用い、ル
ール2の結果は、0+0+0.4+0.25+0+0−
(0.4×0.25)=0.55となる。このルール2
の結果は、図7(b)に、研磨の完全未終了点を0にし
たときの、この0に対する合致度が0.55として示さ
れており、これはルール2の結果のメンバーシップ関数
である。
Further, (1), (2), (3) for rule 2
, (4), (5), and (6) are 0, 0,
0.4, 0.25, 0, and 0, and Rule 2 takes the logical sum of these. Algebraic sum is used as the logical sum, and the result of rule 2 is 0 + 0 + 0.4 + 0.25 + 0 + 0−
(0.4 × 0.25) = 0.55. This rule 2
7B shows the degree of matching with respect to 0 when the completely unfinished point of polishing is set to 0 in FIG. 7B, which is 0.55, which is a membership function of the result of Rule 2. is there.

【0058】次に、図7(c)に、これらルール1の結
果とルール2の結果を一緒に表現すると、これがルール
1の結果とルール2の結果を「また」で結び付けたもの
である。これはファジイ推論で得られた最終結果であ
り、やはりメンバーシップ関数である。
Next, if the result of rule 1 and the result of rule 2 are expressed together in FIG. 7 (c), the result of rule 1 and the result of rule 2 are linked by "again". This is the end result of the fuzzy inference, again a membership function.

【0059】次に、この図7(c)のメンバーシップ関
数からエッセンスを抽出するためにデファジフィケーシ
ョンを行うことが好ましい。このデファジフィケーショ
ンの方法としては、好ましくは最終結果のメンバーシッ
プ関数の重心が求められるが、この方法に限らない。重
心により求める場合は、下式により、 重心=1×0.45+0×0.55/0.45+0.5
5=0.45 0.45となり、この値が、この研磨時点(信号番号)
に於ける終点評価値として用いられる。
Next, it is preferable to perform defuzzification to extract the essence from the membership function shown in FIG. 7C. This defuzzification method preferably obtains the center of gravity of the membership function of the final result, but is not limited to this method. When obtaining from the center of gravity, the following equation is used to calculate the center of gravity = 1 × 0.45 + 0 × 0.55 / 0.45 + 0.5
5 = 0.45 0.45, which is the value at the time of polishing (signal number)
Is used as the end point evaluation value in

【0060】このファジイ推論では研磨終了点の近さ、
即ち終点評価値が0から1までの範囲の値で示され、
0.9以上に達したときが研磨終了点であることが予め
分かっている。図8に終点評価値の変化の様子を示す。
図8に於いて、横軸は信号番号、縦軸は終点評価値(0
〜1)であり、信号番号が33のときに終点評価値が
0.9以上となるので、ここを研磨終了点として判断
し、研磨終了点信号を出力することができる。
In this fuzzy inference, the closeness of the polishing end point,
That is, the end point evaluation value is indicated by a value in the range from 0 to 1,
It is known in advance that the time when the value reaches 0.9 or more is the polishing end point. FIG. 8 shows how the end point evaluation value changes.
In FIG. 8, the horizontal axis represents the signal number, and the vertical axis represents the end point evaluation value (0
Since the end point evaluation value is 0.9 or more when the signal number is 33, this can be determined as the polishing end point, and the polishing end point signal can be output.

【0061】次に、上記のファジイ推論を行うための基
になる、信号波形から抽出された特徴量の変化について
詳しく述べる。図9は、SumPBの変化の実施例であ
り、横軸は信号番号であり、研磨回数に対応する。点線
がSumPBの値であり、実線はSumPBの移動平均
の値である。図10にSigmaの変化の実施例を示
す。点線、実線、横軸の意味は図9と同様である。Su
mPB、Sigmaともファジイルールへの入力は移動
平均の値を使用する。
Next, a detailed description will be given of a change in a feature value extracted from a signal waveform, which is a basis for performing the fuzzy inference. FIG. 9 shows an example of the change of SumPB. The horizontal axis indicates the signal number, which corresponds to the number of times of polishing. The dotted line indicates the value of SumPB, and the solid line indicates the value of the moving average of SumPB. FIG. 10 shows an example of the change in Sigma. The meanings of the dotted line, solid line, and horizontal axis are the same as in FIG. Su
For both mPB and Sigma, the input to the fuzzy rule uses the value of the moving average.

【0062】前述のファジイ推論のルール1、ルール2
のうち、SumPBにおける「大きい」「小さい」と
いうルールは、信号波形の変化の大きさの程度を判定す
るルールであり、Sigmaに於ける「大きい」「小
さい」というルールは、信号波形の全体の大きさの程度
を判定するルールであるので、この部分は特徴量判定の
定量的ルールであるといえる。また、SumPBの1
回微分係数、Sigmaの1回微分係数、SumP
Bの2回微分係数、Sigmaの2回微分係数は、図
9、図10のSumPB、Sigmaの曲線で極大、極
小を見つけるためのルールであり、曲線の形状を把握す
るための定性的ルールといえる。
Rules 1 and 2 for fuzzy inference described above
Among them, the rule of “large” and “small” in SumPB is a rule for determining the magnitude of the change in the signal waveform, and the rule of “large” and “small” in Sigma is the rule of the entire signal waveform. Since this is a rule for determining the degree of the size, this part can be said to be a quantitative rule for feature amount determination. In addition, 1 of SumPB
Derivative, Sigma's first derivative, SumP
The second derivative of B and the second derivative of Sigma are rules for finding local maxima and minima in the curves of SumPB and Sigma in FIGS. 9 and 10, and a qualitative rule for grasping the shape of the curves. I can say.

【0063】定量的な部分及びについては、ウエハ
の種類やスラリーの種類や状態により値の変動が大きい
ために、研磨の進行に伴うSumPBの値とSigma
の値の変化に応じて、測定中にメンバーシップ関数を横
にずらすチューニングを行うことが好ましい。チューニ
ングの基準値としては研磨開始時から測定時までの特徴
量の平均値を使用することが好ましい。図9、図10の
グラフ内の横軸に平行な各実線はその平均値を示してい
る。このように、例えば、研磨中の各測定段階でSum
PBの平均値を求めたら、この平均値に対して、Sum
PBのメンバーシップ関数の「大きい」との合致度も
「小さい」との合致度も共に0.5になるように例えば
図6の上図のメンバーシップ関数を横にずらすことによ
りチューニングを行う。Sigmaのメンバーシップ関
数のチューニングも、SumPBの場合と同様に図6の
下図のメンバーシップ関数を横にずらすことにより行
う。
Regarding the quantitative part and the value, the value greatly varies depending on the type of wafer and the type and state of slurry, and therefore the value of SumPB and Sigma with the progress of polishing are large.
It is preferable to perform tuning to shift the membership function sideways during measurement according to the change in the value of. As a reference value for tuning, it is preferable to use an average value of the feature amounts from the start of polishing to the time of measurement. Each solid line parallel to the horizontal axis in the graphs of FIGS. 9 and 10 indicates the average value. Thus, for example, at each measurement stage during polishing, Sum
After calculating the average value of PB, Sum
Tuning is performed, for example, by shifting the membership function shown in the upper part of FIG. 6 horizontally so that both the degree of matching with the PB membership function and the degree of matching with the “large” and “small” become 0.5. Tuning of the Sigma membership function is also performed by shifting the membership function shown in the lower diagram of FIG. 6 horizontally, as in the case of SumPB.

【0064】このチューニングにより、SumPBやS
igmaの値が、スラリーの変動、等により変化した場
合でも適切にメンバーシップ関数を選ぶことが出来る。
以上のように、本発明では、信号波形から二つ以上の特
徴量を抽出し、これらの特徴量に対してファジイ推論を
用いて論理演算することにより、測定対象がデバイスパ
ターンを有する基板であっても、またはスラリーや測定
位置の変動による擾乱があっても、高精度に、且つ研磨
と同時に研磨終了点を検知することが出来る。
By this tuning, SumPB and S
Even when the value of igma changes due to fluctuation of the slurry, etc., the membership function can be appropriately selected.
As described above, in the present invention, two or more features are extracted from a signal waveform, and a logic operation is performed on these features using fuzzy inference, so that the measurement target is a substrate having a device pattern. Even if there is disturbance due to fluctuations in the slurry or the measurement position, the polishing end point can be detected with high accuracy and simultaneously with polishing.

【0065】以上の説明の中の信号処理装置の信号処理
動作をコンピュータで行う場合、その動作を図16に示
す。以下、ステップ番号を参照しながら信号処理装置の
動作説明をする。
When the signal processing operation of the signal processing device in the above description is performed by a computer, the operation is shown in FIG. Hereinafter, the operation of the signal processing device will be described with reference to step numbers.

【0066】先ず、信号処理装置がONすると、図5の
CPU31は、光信号を取得する(S1)。この光信号
は、サンプリング周期の間隔毎に取得される。次に、C
PU31は、光信号から特徴量を抽出する(S2)。こ
の特徴量の抽出に先立って、特徴量が選択されている
(S10)。この選択は、ウェハの種類等に対応させ
て、手入力で行っても、自動選択しても良い。
First, when the signal processing device is turned on, the CPU 31 in FIG. 5 acquires an optical signal (S1). This optical signal is obtained at each sampling period interval. Next, C
The PU 31 extracts a feature amount from the optical signal (S2). Prior to the extraction of the feature, the feature is selected (S10). This selection may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0067】次に、CPU31は、メンバーシップ関数
のチューニングを行う(S3)。このS3に先立って、
メンバーシップ関数が決められている(S11)。この
決定は、ウェハの種類等に対応させて、手入力で行って
も、自動選択しても良い。
Next, the CPU 31 tunes the membership function (S3). Prior to this S3,
A membership function has been determined (S11). This determination may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0068】次に、CPU31は、各特徴量の入力値に
対して、各合致度を計算する(S4)。次に、CPU3
1は、ファジイルールの結果を計算する(S5)。
Next, the CPU 31 calculates each degree of coincidence with respect to the input value of each feature amount (S4). Next, CPU3
1 calculates the result of the fuzzy rule (S5).

【0069】このS5のステップに先立って、ファジー
ルールが決定されている(S12)。この決定方法は、
ウェハ種等に応じて、手入力で行っても、自動的に決定
しても良い。
Prior to the step of S5, a fuzzy rule has been determined (S12). This decision method is
Depending on the wafer type or the like, it may be performed manually or determined automatically.

【0070】次に、CPU31は、各ファジイルールの
結果を組み合わせてファジイ推論の最終結果を計算する
(S6)。次に、CPU31は、ファジイ推論の最終結
果をデファジフィケーションする(S7)。
Next, the CPU 31 calculates the final result of the fuzzy inference by combining the results of the respective fuzzy rules (S6). Next, the CPU 31 defuzzifies the final result of the fuzzy inference (S7).

【0071】次に、CPU31は、デファジフィケーシ
ョンの値が工程終了点として予め設定した値に達したか
どうかを判断する(S8)。S8に先立って、工程終了
点の値が設定されている(S13)。この設定は、ウェ
ハ種に応じて、手入力で行っても、自動的に決定しても
良い。
Next, the CPU 31 determines whether or not the value of the defuzzification has reached a value preset as a process end point (S8). Prior to S8, the value of the process end point is set (S13). This setting may be performed manually or determined automatically according to the type of wafer.

【0072】CPU31は、S8でNOならば、次にサ
ンプリングされて取得された光信号に対する処理を行
う。CPU31は、S8でYESならば、工程終了点信
号を出力する(S9)。
If NO in S8, the CPU 31 performs a process on an optical signal sampled and acquired next. If YES in S8, CPU 31 outputs a process end point signal (S9).

【0073】本実施形態では、抽出された特徴量を用い
てファジイ推論によって、研磨終了点を検知するので、
信号に擾乱があっても、パターンが形成されたウェハで
あっても、工程終了点の高精度且つ安定的な検知、また
は同時検知の片方または両方ができる。 [実施形態2]実施形態1の測定では、二つ以上の特徴
量の論理演算をする際にファジイ推論を用いて研磨終了
点の検出をしたが、信号波形の擾乱が少ない場合等に於
いて、ファジイ推論を用いなくても必要な精度が得られ
る場合、または、ファジイ推論を用いると論理演算が複
雑になるためにコストアップになることがある。これら
の場合は、ファジイ推論を用いない。例えば以上説明し
たファジイ推論でのファジイルール1の替わりに、Su
mPBが閾値S1 より大きく、且つSigmaが閾値S
2 よりも小さく、且つSumPBの1回微分係数が閾値
S3 よりも小さく、且つSigmaの1回微分係数が閾
値S4 よりも小さく、且つSumPBの2回微分係数が
負の値であり、且つSigmaの2回微分係数が正の値
ならば研磨終了点であるというように、これら各特徴量
が上記各条件を全て満足したら研磨終了点とするという
式を論理演算のアルゴリズムとすることが出来る。ここ
でS1 、S2 、S3 、S4 は、ウェハ毎に定まる定数値
である。
In the present embodiment, the end point of polishing is detected by fuzzy inference using the extracted feature values.
Even if the signal is disturbed or the wafer has a pattern formed thereon, one or both of high-precision and stable detection of the process end point and / or simultaneous detection can be performed. [Embodiment 2] In the measurement of Embodiment 1, when the logical operation of two or more feature values is performed, the polishing end point is detected by using fuzzy inference. However, when the disturbance of the signal waveform is small, etc. If the required accuracy can be obtained without using fuzzy inference, or if fuzzy inference is used, the logical operation becomes complicated and the cost may increase. In these cases, no fuzzy inference is used. For example, instead of fuzzy rule 1 in the fuzzy inference described above, Su
mPB is greater than threshold value S1 and Sigma is
2 and the first derivative of SumPB is smaller than the threshold S3, the first derivative of Sigma is smaller than the threshold S4, and the second derivative of SumPB is a negative value, and An equation of a logical operation can be an equation in which the polishing end point is set when each of these feature values satisfies all of the above-mentioned conditions, such as a polishing end point if the second derivative is a positive value. Here, S1, S2, S3, and S4 are constant values determined for each wafer.

【0074】以上の説明の中の信号処理装置の信号処理
動作をコンピュータで行う場合、その動作を図17に示
す。以下、ステップ番号を参照しながら信号処理装置の
動作説明をする。
When the signal processing operation of the signal processing apparatus in the above description is performed by a computer, the operation is shown in FIG. Hereinafter, the operation of the signal processing device will be described with reference to step numbers.

【0075】先ず、信号処理装置がONすると、CPU
31は、光信号を取得する(S31)。この光信号は、
サンプリング周期の間隔毎に取得される。次に、CPU
31は、光信号から特徴量を抽出する(S32)。この
特徴量の抽出に先立って、特徴量が選択されている(S
36)。この選択は、ウェハの種類等に対応させて、手
入力で行っても、自動選択しても良い。
First, when the signal processing device is turned on, the CPU
31 acquires an optical signal (S31). This optical signal is
It is acquired at each sampling cycle interval. Next, CPU
31 extracts a feature amount from the optical signal (S32). Prior to the extraction of the feature, the feature is selected (S
36). This selection may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0076】次に、CPU31は、論理演算を行う(S
33)。このS33に先立って、論理演算のアルゴリズ
ムが決められている(S37)。この決定は、ウェハの
種類等に対応させて、手入力で行っても、自動選択にし
ても良い。
Next, the CPU 31 performs a logical operation (S
33). Prior to S33, a logical operation algorithm is determined (S37). This determination may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0077】次に、CPU31は、論理演算の結果が工
程終了点条件を充たすかどうかを判断する(S34)。
CPU31は、S34でNOならば、次にサンプリング
されて取得された光信号に対する処理を行う。
Next, the CPU 31 determines whether or not the result of the logical operation satisfies the process end point condition (S34).
If NO in S34, the CPU 31 performs a process on the optical signal sampled and acquired next.

【0078】CPU31は、S34でYESならば、工
程終了点信号を出力する(S35)。本実施形態では、
抽出された特徴量を用いて論理演算によって、研磨終了
点を検知するので、信号に擾乱があっても、パターンが
形成されたウェハであっても、実施形態1の場合には及
ばないが、工程終了点の高精度且つ安定的な検知、また
は同時検知の片方または両方ができる。 [実施形態3]以上の実施形態1、2の測定では、信号
波形から二つ以上の特徴量を選んで、これらの論理演算
に基づいて研磨終了点を検知するが、ウェハの種類(デ
バイスパターンの種類)によっては、論理演算が却って
好ましくない場合や、論理演算を行うことがコスト的に
問題になる場合がある。この場合は特徴量を一つだけ選
んでこれの変化によって検知する。選択される特徴量と
しては、信号波形(この場合分光波形)中の隣接する極
大値・極小値対に対する|極大値−極小値|、または複
数の前記極大値・極小値対に対する各|極大値−極小値
|の加算値、または前記信号波形の積分値の何れかが好
ましい。この場合、パターンを有するウェハの研磨に於
いて、測定が簡略化する。
If YES in S34, CPU 31 outputs a process end point signal (S35). In this embodiment,
Since the polishing end point is detected by a logical operation using the extracted feature quantity, even if there is a disturbance in the signal or the wafer on which the pattern is formed, it does not reach the case of the first embodiment, One or both of high-precision and stable detection of the process end point, or simultaneous detection can be performed. [Embodiment 3] In the measurements of Embodiments 1 and 2 described above, two or more feature amounts are selected from the signal waveform, and the polishing end point is detected based on these logical operations. Depending on the type), there is a case where a logical operation is rather unfavorable, or a case where performing a logical operation becomes a problem in terms of cost. In this case, only one feature value is selected, and the change is detected. The selected feature amount is | maximum value−minimum value | for a pair of adjacent maximum value / minimum value in a signal waveform (in this case, a spectral waveform), or each | maximum value of a plurality of the maximum value / minimum value pairs. Either the sum of the minimum values | or the integral value of the signal waveform is preferable. In this case, the measurement is simplified in polishing the wafer having the pattern.

【0079】以上の説明の中の信号処理装置の信号処理
動作をコンピュータで行う場合、その動作を図18に示
す。以下、ステップ番号を参照しながら信号処理装置の
動作説明をする。
When the signal processing operation of the signal processing device in the above description is performed by a computer, the operation is shown in FIG. Hereinafter, the operation of the signal processing device will be described with reference to step numbers.

【0080】先ず、信号処理装置がONすると、CPU
31は、光信号を取得する(S41)。この光信号は、
サンプリング周期の間隔毎に取得される。次に、CPU
31は、光信号から特徴量を抽出する(S42)。この
特徴量の抽出に先立って、特徴量が選択されている(S
45)。この選択は、ウェハの種類等に対応させて、手
入力で行っても、自動選択しても良い。
First, when the signal processing device is turned on, the CPU
31 acquires an optical signal (S41). This optical signal is
It is acquired at each sampling cycle interval. Next, CPU
31 extracts a feature amount from the optical signal (S42). Prior to the extraction of the feature, the feature is selected (S
45). This selection may be made manually or automatically selected in accordance with the type of wafer or the like.

【0081】次に、CPU31は、特徴量が設定値に達
したかどうかを判定する(S43)。S43に先立っ
て、工程終了点の値が設定されている(S46)。この
設定は、ウェハの種類等に対応させて、手入力で行って
も、自動設定しても良い。
Next, the CPU 31 determines whether or not the feature amount has reached a set value (S43). Prior to S43, the value of the process end point is set (S46). This setting may be performed manually or automatically according to the type of the wafer.

【0082】CPU31は、S43でNOならば、次に
サンプリングされて取得された光信号に対する処理を行
う。CPU31は、S43でYESならば、工程終了点
信号を出力する(S44)。
If NO in S43, the CPU 31 performs a process on an optical signal sampled and acquired next. If YES in S43, CPU 31 outputs a process end point signal (S44).

【0083】本測定方法で測定した実施例を図19に示
す。図19は、TEG(TestElement Gr
oove)パターンに対して特徴量としてSigmaと
SumPBを選んだ場合の信号番号に対するSigma
及びSumPBの各変化を示す。本実施例の場合、信号
番号50の時点が研磨終了点に対応し、この時点でSi
gma及びSumPBは共に変化速度が急激に変化する
ので、このタイミングを捉えることにより研磨終了点を
検知可能である。尚、この場合、特徴量(この場合はS
igma及びSumPB)の1回または2回の微分を行
うことにより研磨終了点の検知が一層容易になるので、
信号の1回及び2回の微分等を併用することは好まし
い。
FIG. 19 shows an example measured by the present measuring method. FIG. 19 shows a TEG (TestElement Gr).
oove) Sigma for the signal number when Sigma and SumPB are selected as the feature amounts for the pattern
And changes in SumPB. In the case of the present embodiment, the point of time of signal number 50 corresponds to the polishing end point, and at this point, Si
Since both gma and SumPB change rapidly, the polishing end point can be detected by capturing this timing. In this case, the feature amount (in this case, S
igma and SumPB) by performing the differentiation once or twice, so that the detection of the polishing end point is further facilitated.
It is preferable to use one time and two times differentiation of a signal together.

【0084】本実施形態では、抽出された特徴量の変化
によって研磨終了点を検知するので、論理演算のアルゴ
リズムを用いなくても、またファジイ推論を用いなくて
も良く、パターンが形成されたウェハであっても、工程
終了点を簡便且つ高精度に検知、または同時検知の片方
または両方ができる。更に、デバイスパターンの種類に
よっては論理演算する場合よりも更に高精度に検知でき
る。
In this embodiment, since the polishing end point is detected based on the change in the extracted feature value, it is not necessary to use a logical operation algorithm or fuzzy inference. Even in this case, one or both of the end points of the process can be simply and accurately detected, or the simultaneous detection can be performed. Further, depending on the type of device pattern, detection can be performed with higher accuracy than in the case of performing a logical operation.

【0085】以上実施形態1、2、3で説明した測定方
法を用いた測定装置は、研磨装置、等に設けて工程状態
の測定に用いられる。 [実施形態4]本実施形態は、本発明の研磨装置を用い
半導体デバイスを製造する方法に関するものである。
The measuring apparatus using the measuring method described in the first, second, and third embodiments is provided in a polishing apparatus or the like, and is used for measuring a process state. [Embodiment 4] This embodiment relates to a method of manufacturing a semiconductor device using the polishing apparatus of the present invention.

【0086】図11は、半導体デバイス製造プロセスを
示すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセ
スをスタートして、まずステップS200で、次に挙げ
るステップS201〜S204の中から適切な処理工程
を選択する。選択に従って、ステップS201〜S20
4のいずれかに進む。
FIG. 11 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. After the semiconductor device manufacturing process is started, first, in step S200, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204. Steps S201 to S20 according to the selection
Go to any of 4

【0087】ステップS201はシリコンウェハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCV
D、等によりシリコンウェハ表面に絶縁膜を形成するC
VD工程である。ステップS203はシリコンウェハ上
に電極膜を蒸着、等の工程で形成する電極膜形成工程で
ある。ステップS204はシリコンウェハにイオンを打
ち込むイオン打ち込み工程である。
Step S201 is an oxidation step for oxidizing the surface of the silicon wafer. Step S202 is CV
D to form an insulating film on the silicon wafer surface
This is a VD process. Step S203 is an electrode film forming step of forming an electrode film on a silicon wafer by a process such as vapor deposition. Step S204 is an ion implantation step of implanting ions into the silicon wafer.

【0088】CVD工程もしくは電極膜形成工程の後
で、ステップS209に進み、CMP工程を行うかどう
かを判断する。行わない場合はステップS206に進む
が、行う場合はステップS205に進む。ステップS2
05はCMP工程であり、この工程では、本発明の研磨
装置を用いて層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの
表面の金属膜の研磨によるダマシン(damascene )の形
成等が行われる。
After the CVD step or the electrode film forming step, the flow advances to step S209 to determine whether or not to perform the CMP step. If not, the process proceeds to step S206; otherwise, the process proceeds to step S205. Step S2
Reference numeral 05 denotes a CMP step, in which a polishing apparatus of the present invention is used to planarize an interlayer insulating film and to form a damascene by polishing a metal film on the surface of a semiconductor device.

【0089】CMP工程または酸化工程の後でステップ
S206に進む。ステップS206はフォトリソ工程で
ある。フォトリソ工程では、シリコンウェハへのレジス
トの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウェハ
への回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウェハ
の現像が行われる。さらに次のステップS207は、現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離を行い、エッチングが済んで不要と
なったレジストを取り除くエッチング工程である。
After the CMP step or the oxidation step, the process proceeds to step S206. Step S206 is a photolithography step. In the photolithography process, a resist is applied to a silicon wafer, a circuit pattern is printed on the silicon wafer by exposure using an exposure device, and the exposed silicon wafer is developed. Further, in the next step S207, portions other than the developed resist image are removed by etching.
Thereafter, the resist is stripped, and the etching step is performed to remove the unnecessary resist after the etching.

【0090】次にステップS208で必要な全工程が完
了したかを判断し、完了していなければステップS20
0に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ
上に回路パターンが形成される。ステップS208で全
工程が完了したと判断されればエンドとなる。
Next, it is determined in step S208 whether all necessary processes have been completed, and if not, step S20
Returning to 0, the above steps are repeated to form a circuit pattern on the silicon wafer. If it is determined in step S208 that all steps have been completed, the process ends.

【0091】本発明に係る半導体デバイス製造方法で
は、CMP工程において本発明に係る研磨装置を用いて
いるため、CMP工程での研磨終了点の検知精度が向上
することにより、CMP工程での歩留まりが向上する。
これにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低
コストで半導体デバイスを製造することができるという
効果がある。
In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, since the polishing apparatus according to the present invention is used in the CMP step, the accuracy of detecting the polishing end point in the CMP step is improved, and the yield in the CMP step is reduced. improves.
As a result, there is an effect that a semiconductor device can be manufactured at a lower cost than a conventional semiconductor device manufacturing method.

【0092】なお、図11に示した半導体デバイス製造
プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのCMP工
程にも本発明を用いることが出来る。本発明に係る半導
体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法に
より製造される。これにより、従来の半導体デバイス製
造方法に比べて高品質且つ低コストで半導体デバイスを
製造することができ、半導体デバイスの製造原価を低下
することができるという効果がある。
The present invention can be used in a CMP step of a semiconductor device manufacturing process other than the semiconductor device manufacturing process shown in FIG. The semiconductor device according to the present invention is manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention. As a result, a semiconductor device can be manufactured with higher quality and at lower cost than the conventional semiconductor device manufacturing method, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0093】以上、実施形態1、2、3、4の発明を説
明したが、実施形態1、2、3の各信号処理方法から選
択された何れか二つ以上の測定方法を可能とする機能を
一台の測定装置に盛り込んで、測定に当たっては何れか
一つの機能を選択して用いるようにしても良い。このよ
うにすることにより、ウェハの種類、研磨条件に最適な
測定方法を選ぶことができる。
The invention of the first, second, third, and fourth embodiments has been described above. However, a function that enables any two or more measurement methods selected from the signal processing methods of the first, second, and third embodiments. May be incorporated in one measuring device, and any one of the functions may be selected and used for the measurement. This makes it possible to select an optimal measurement method for the type of wafer and polishing conditions.

【0094】尚、本発明は、図1のように透光窓を通し
て測定する場合のみならず、研磨ヘッドを回転に加えて
揺動可能とし、ウェハを研磨パッドからはみ出させ、そ
のはみ出し部分に光を照射して測定する場合も含まれ
る。この場合は透光窓が不要である。さらに、研磨パッ
ドがウェハよりも小さい研磨装置においては、ウェハが
研磨パッドからはみ出して露出している部分に対して測
定することもできる。
The present invention is not limited to the case where the measurement is performed through the light-transmitting window as shown in FIG. 1, but also enables the polishing head to swing in addition to the rotation so that the wafer protrudes from the polishing pad, and the protruding portion is exposed to light. Irradiation and measurement. In this case, no translucent window is required. Further, in a polishing apparatus in which the polishing pad is smaller than the wafer, the measurement can also be performed on a portion where the wafer protrudes from the polishing pad and is exposed.

【0095】また、本発明は、研磨終了点のみならず、
他のイオンエッチング等の除去工程、更にはCVD、ス
パッタリング等の成膜工程の工程終了点の検知にも用い
ることが出来る。更にここで言う工程終了点は、例えば
一般的な薄膜の除去工程に於ける工程の完了点のみなら
ず、異なる材料層に除去工程が進行したタイミング等の
中間工程の終了点も含む。
The present invention is not limited to the polishing end point,
It can also be used for detecting the end point of other removal processes such as ion etching and the like, and the film formation process such as CVD and sputtering. Further, the terminating point of the process referred to here includes not only the terminating point of the step in a general thin film removing step but also the terminating point of an intermediate step such as the timing at which the removing step proceeds to a different material layer.

【0096】図1の測定装置は光を半導体デバイスのパ
ターン面側から照射しているが、光はウェハの裏面側か
ら照射することも出来る。この場合、光源は赤外域での
多波長成分光源が必要になる。
Although the measuring apparatus shown in FIG. 1 emits light from the pattern surface side of the semiconductor device, the light can be emitted from the back side of the wafer. In this case, the light source requires a multi-wavelength component light source in the infrared region.

【0097】以上、本発明を図を用いて説明したが、本
発明の範囲はこれらの図に示された範囲に限定されるも
のではなく、また、本発明は、以上の説明に限定される
ものでもない。
Although the present invention has been described with reference to the drawings, the scope of the present invention is not limited to the ranges shown in these drawings, and the present invention is limited to the above description. Not even a thing.

【0098】[0098]

【発明の効果】[請求項1]本発明では、信号波形から
薄膜の膜厚変化に対応して適切に変化する特徴量を抽出
し、論理演算するので、基板上にパターンがあっても、
信号波形に多少の擾乱があっても、研磨層が明確に変化
しない場合でも、工程終了点の高精度検知、または同時
検知の片方または両方ができる。 [請求項2] 本発明では、論理演算にファジイ推論を用
いるので、信号波形に大きな擾乱があっても工程終了点
の高精度検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。[請求項3] 本発明では、測定中にメンバーシップ関数
をチューニングするので、抽出された特徴量の大きさに
適したメンバーシップ関数を随時設定でき、スラリー等
の変動があっても、工程終了点の高精度な検知、または
同時検知の片方または両方ができる。[請求項4] 本発明では、工程状態を極めて良く反映す
る特徴量の変化をモニタすることにより工程終了点を測
定し、また論理演算しないので、工程終了点を簡便且つ
高精度に検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。更に、デバイスパターンの種類によっては最も適す
る。[請求項5] 本発明では、請求項1〜4何れか1項の発
明の効果に加え、規格化した波形から特徴量を抽出する
ので、外乱があっても、工程終了点を簡便且つ高精度に
検知、または同時検知の片方または両方ができる。[請求項6] 本発明では、研磨剤等により信号波形が傾
いても、信号波形を回転補正した波形から特徴量を抽出
するので、工程終了点を簡便且つ高精度に検知、または
同時検知の片方または両方ができる。[請求項7] 本発明では、信号波形から薄膜の膜厚変化
に対応して適切に変化する特徴量を抽出し、論理演算す
るので、基板上にパターンがあっても、信号波形に多少
の擾乱があっても、研磨層が明確に変化しない場合で
も、工程終了点の高精度検知、または同時検知の片方ま
たは両方ができる。[請求項8] 本発明では、工程状態を極めて良く反映す
る特徴量の変化をモニタすることにより工程終了点を測
定し、また論理演算しないので、工程終了点を簡便且つ
高精度に検知、または同時検知の片方または両方ができ
る。更に、デバイスパターンの種類によっては最も適す
る。[請求項9] 本発明では、請求項1〜何れか1項記載
の測定装置を具えるので、デバイスパターンを有するウ
ェハを高精度に、または歩留り良く研磨できる。[請求項10] 本発明では、請求項記載の研磨装置に
より半導体デバイスを研磨するので、半導体をデバイス
を高品質に、または安価に製造できる。[請求項11] 本発明では、コンピュータ上で、「請求
項1〜の何れか1項記載の特徴量抽出部及び論理演算
部」を実現することを可能とする。
According to the present invention, the signal waveform is
Extract features that change appropriately in response to changes in thin film thickness
And perform logical operation, so even if there is a pattern on the board,
Polished layer clearly changes even if there is some disturbance in signal waveform
High accuracy detection of process end point or simultaneous
One or both of the detections can be performed. [Claim 2] In the present invention, since fuzzy inference is used for a logical operation, even if there is a large disturbance in a signal waveform, one or both of high-precision detection of a process end point and simultaneous detection can be performed. [Claim 3] In the present invention, the membership function is tuned during the measurement, so that a membership function suitable for the magnitude of the extracted feature can be set at any time. One or both of high-precision detection of points and / or simultaneous detection can be performed. [Claim 4] In the present invention, a process end point is measured by monitoring a change in a feature amount that reflects a process state extremely well, and a logical operation is not performed, so that the process end point is detected simply and with high accuracy. One or both of the simultaneous detections can be performed. Further, it is most suitable depending on the type of the device pattern. [Claim 5] In the present invention, according to any one of claims 1 to 4,
In addition to the bright effect, the feature amount is extracted from the normalized waveform, so that even if there is disturbance, one or both of the process end points can be detected simply and with high accuracy, or simultaneous detection. [Claim 6] In the present invention, even if the signal waveform is tilted due to an abrasive or the like, the feature amount is extracted from the waveform obtained by rotation-correcting the signal waveform. You can do one or both. [Claim 7] In the present invention, a change in the thickness of a thin film from a signal waveform.
The feature values that change appropriately in response to the above are extracted and logically operated, so even if there is a pattern on the substrate, there is some disturbance in the signal waveform, or the polishing layer does not change clearly, Either one or both of high-precision detection and / or simultaneous detection of the end point can be performed. [Claim 8] In the present invention, a process end point is measured by monitoring a change in a feature amount that reflects a process state extremely well, and a logical operation is not performed, so that the process end point can be detected simply and with high accuracy. One or both of the simultaneous detections can be performed. Further, it is most suitable depending on the type of the device pattern. [Claim 9] In the present invention, since the measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6 is provided, a wafer having a device pattern can be polished with high precision or with good yield. [Claim 10] In the present invention, a semiconductor device is polished by the polishing apparatus according to claim 9, so that a semiconductor device can be manufactured with high quality or at low cost. [Claim 11] According to the present invention, it is possible to realize, on a computer, the "feature amount extraction unit and logical operation unit according to any one of claims 1 to 6 ".

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のCMP研磨装置の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a CMP polishing apparatus of the present invention.

【図2】信号波形(分光波形)の例FIG. 2 shows an example of a signal waveform (spectral waveform).

【図3】信号波形(分光波形)の連続表示の例FIG. 3 is an example of continuous display of a signal waveform (spectral waveform).

【図4】信号波形と規格化した信号波形と特徴量の関係
を示した図
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a signal waveform, a normalized signal waveform, and a feature amount;

【図5】コンピュータを使用した信号処理部の図FIG. 5 is a diagram of a signal processing unit using a computer.

【図6】SumPB、Sigmaの各メンバーシップ関
数の例
FIG. 6 shows examples of membership functions of SumPB and Sigma.

【図7】ファジイルールのメンバーシップ関数表現の例FIG. 7 is an example of a membership function expression of a fuzzy rule.

【図8】終点評価値の信号番号に対するグラフFIG. 8 is a graph of end point evaluation values with respect to signal numbers.

【図9】SumPBの信号番号に対するグラフFIG. 9 is a graph of the signal number of SumPB.

【図10】Sigmaの信号番号に対するグラフFIG. 10 is a graph of Sigma signal numbers.

【図11】半導体デバイス製造プロセスの例を示すフロ
ーチャート
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.

【図12】従来のCMP研磨装置の概略図FIG. 12 is a schematic view of a conventional CMP polishing apparatus.

【図13】デバイスの各層、各部からの反射光波と照射
光スポットとの関係
FIG. 13 shows the relationship between the reflected light wave from each layer and each part of the device and the irradiation light spot.

【図14】パターンの最小単位の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a minimum unit of a pattern.

【図15】信号波形の回転の概要を示す図FIG. 15 is a diagram showing an outline of rotation of a signal waveform.

【図16】ファジー推論による信号処理の実施形態のフ
ロー
FIG. 16 is a flowchart of an embodiment of signal processing based on fuzzy inference.

【図17】論理演算による信号処理の実施形態のフローFIG. 17 is a flowchart of an embodiment of signal processing by a logical operation.

【図18】特徴量の変化による信号処理の実施形態のフ
ロー
FIG. 18 is a flowchart of an embodiment of signal processing based on a change in a feature value.

【図19】Sigma、SumPBの変化FIG. 19: Changes in Sigma and SumPB

【符号の説明】 1 研磨ヘッド 2 基板(ウェハ) 3 研磨パッド 4 定盤 5 透光窓 6 受光部 7 照射光及び反射光 8 信号処理部(パーソナルコンピュータ) 9 白色光源 10 ビームスプリッタ 11〜13 レンズ 15 透明窓材 16 研磨剤(スラリー)供給機構 17 研磨剤(スラリー) 18 金属電極層 19 誘電体層 20 照射光スポット 21 下層部分 30 研磨終了点測定装置 a、b、100、200、300 反射光波 ωH 研磨ヘッドの回転を示す ωT 定盤の回転を示す[Description of Signs] 1 Polishing head 2 Substrate (wafer) 3 Polishing pad 4 Surface plate 5 Transparent window 6 Light receiving unit 7 Irradiation light and reflected light 8 Signal processing unit (personal computer) 9 White light source 10 Beam splitter 11 to 13 Lens Reference Signs List 15 transparent window material 16 abrasive (slurry) supply mechanism 17 abrasive (slurry) 18 metal electrode layer 19 dielectric layer 20 irradiation light spot 21 lower layer part 30 polishing end point measuring device a, b, 100, 200, 300 reflected light wave ωH Indicates rotation of polishing head ωT Indicates rotation of platen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G01B 11/06 H01L 21/306 U Fターム(参考) 2F065 BB03 CC19 DD04 FF46 GG02 GG03 GG07 GG23 GG24 HH04 LL46 LL67 QQ13 QQ17 QQ27 QQ29 QQ32 QQ34 QQ42 3C058 AA09 AC02 AC04 BA01 BB09 CB03 CB05 DA12 DA17 4M106 AA01 BA04 BA07 BA08 CA38 CA70 DB03 DB07 DB12 DH03 DH12 DH31 DH38 DJ12 DJ13 DJ17 5F043 DD16 DD25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // G01B 11/06 H01L 21/306 U F term (Reference) 2F065 BB03 CC19 DD04 FF46 GG02 GG03 GG07 GG23 GG24 HH04 LL46 LL67 QQ13 QQ17 QQ27 QQ29 QQ32 QQ34 QQ42 3C058 AA09 AC02 AC04 BA01 BB09 CB03 CB05 DA12 DA17 4M106 AA01 BA04 BA07 BA08 CA38 CA70 DB03 DB07 DB12 DH03 DH12 DH31 DH38 DJ12 DJ13 DJ17 5F3 DD

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板への絶縁膜もしくは金属電極膜の成膜
工程、または前記膜の除去工程における工程終了点を、
前記基板面に光を照射し、その反射信号光または透過信
号光の片方または両方を検出して得られる信号波形から
測定する測定装置であり、前記信号波形から二つ以上の
特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記二つ以上の特徴
量を用い論理演算を行い工程終了点を判定する論理演算
部と、を具えることを特徴とする測定装置。
An end point of a step of forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate or a step of removing the film is defined as:
A measurement device that irradiates the substrate surface with light and measures a signal waveform obtained by detecting one or both of the reflected signal light and the transmitted signal light, and extracts two or more feature amounts from the signal waveform. A measurement apparatus comprising: a feature amount extraction unit; and a logic operation unit that performs a logic operation using the two or more feature amounts to determine a process end point.
【請求項2】前記信号波形が、分光波形であり、且つ前
記特徴量が、前記信号波形中の極大値と、最大極大値
と、極小値と、最小極小値と、極大値/極小値と、最大
極大値/最小極小値と、隣接する極大値・極小値対に対
する|極大値−極小値|と、複数の前記極大値・極小値
対に対する各|極大値−極小値|の加算値と、前記信号
波形の積分値と、前記各特徴量の1回及び2回の時間微
分係数の群と、前記時間微分係数の正負の符号の群と、
から成る特徴量群から選ばれることを特徴とする請求項
1記載の測定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the signal waveform is a spectral waveform, and the characteristic amount is a maximum value, a maximum maximum value, a minimum value, a minimum minimum value, a maximum value / minimum value in the signal waveform. , The maximum / minimum value, the | maximum value-minimum value | of the adjacent maximum value / minimum value pair, and the added value of each | maximum value-the minimum value | An integrated value of the signal waveform, a group of one and two time differential coefficients of each of the feature amounts, a group of positive and negative signs of the time differential coefficient,
The measuring device according to claim 1, wherein the measuring device is selected from a feature amount group consisting of:
【請求項3】前記論理演算部が、ファジイ推論を使用し
て判定することを特徴とする請求項1〜2何れか1項記
載の測定装置。
3. The measuring device according to claim 1, wherein the logical operation unit makes the determination using fuzzy inference.
【請求項4】前記ファジイ推論に於いて使用するメンバ
ーシップ関数を、前記特徴量から演算した値により測定
中にチューニングすることを特徴とする請求項3記載の
測定装置。
4. A measuring apparatus according to claim 3, wherein a membership function used in said fuzzy inference is tuned during measurement by a value calculated from said characteristic amount.
【請求項5】基板への絶縁膜もしくは金属電極膜の成膜
工程、または前記膜の除去工程における工程終了点を、
前記基板面に光を照射し、その反射信号光または透過信
号光の片方または両方を検出して得られる信号波形から
抽出される特徴量の変化から測定する測定装置であり、
前記信号波形から特徴量を抽出する特徴量抽出部を具
え、且つ前記信号波形が、分光波形であり、尚且つ前記
特徴量が、前記信号波形中の隣接する極大値・極小値対
に対する|極大値−極小値|、または複数の前記極大値
・極小値対に対する各|極大値−極小値|の加算値、ま
たは前記信号波形の積分値であることを特徴とする測定
装置。
5. A process for forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate, or a process end point in a process for removing the film,
A measuring device that irradiates the substrate surface with light, and measures from a change in a feature amount extracted from a signal waveform obtained by detecting one or both of the reflected signal light and the transmitted signal light,
A feature value extracting unit for extracting a feature value from the signal waveform, wherein the signal waveform is a spectral waveform, and the feature value is | maximum with respect to an adjacent maximum value / minimum value pair in the signal waveform. Value-minimum value |, or an addition value of each | maximum value-minimum value | with respect to a plurality of said maximum value / minimum value pairs, or an integrated value of the signal waveform.
【請求項6】前記特徴量を前記信号波形を規格化した波
形から抽出することを特徴とする請求項1〜5何れか1
項記載の測定装置。
6. The method according to claim 1, wherein the characteristic amount is extracted from a waveform obtained by normalizing the signal waveform.
The measuring device according to the item.
【請求項7】前記特徴量を前記信号波形を回転補正した
波形から抽出することを特徴とする請求項1〜6何れか
1項記載の測定装置。
7. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the characteristic amount is extracted from a waveform obtained by rotating and correcting the signal waveform.
【請求項8】基板への絶縁膜もしくは金属電極膜の成膜
工程、または前記膜の除去工程における工程終了点を、
前記基板面に光を照射し、その反射信号光または透過信
号光の片方または両方を検出して得られる信号波形から
測定する測定方法であり、前記信号波形から二つ以上の
特徴量を抽出する段階と、前記二つ以上の特徴量を用い
論理演算して判定を行う段階と、を具えることを特徴と
する測定方法。
8. A process for forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate, or a process end point in a process for removing the film,
A method of irradiating the substrate surface with light and measuring from a signal waveform obtained by detecting one or both of the reflected signal light and the transmitted signal light, and extracting two or more features from the signal waveform. And a step of performing a determination by performing a logical operation using the two or more characteristic amounts.
【請求項9】基板への絶縁膜もしくは金属電極膜の成膜
工程、または前記膜の除去工程における工程終了点を、
前記基板面に光を照射し、その反射信号光または透過信
号光の片方または両方を検出して得られた信号波形から
抽出される特徴量の変化により測定する測定方法であ
り、前記信号波形が、分光波形であり、且つ前記特徴量
が、前記信号波形中の隣接する極大値・極小値対に対す
る|極大値−極小値|、または複数の前記極大値・極小
値対に対する各|極大値−極小値|の加算値、または前
記信号波形の積分値であることを特徴とする測定方法。
9. A process for forming an insulating film or a metal electrode film on a substrate, or a process end point in a process for removing the film,
A measurement method of irradiating the substrate surface with light, and measuring one or both of the reflected signal light and the transmitted signal light by measuring a change in a feature amount extracted from a signal waveform obtained by detecting the signal waveform. , A spectral waveform, and the feature amount is | maximum value−minimum value || for a pair of adjacent maximum value / minimum value in the signal waveform, or | maximum value− of each of a plurality of the maximum value / minimum value pairs. A measurement value, which is an added value of the minimum value | or an integrated value of the signal waveform.
【請求項10】基板を保持する保持部と、研磨体と、請
求項1〜7何れか1項記載の測定装置と、を具え、前記
基板と前記研磨体との間に研磨剤を介在させた状態で、
前記基板と前記研磨体との間に荷重を加え、双方の間に
相対運動を与えることにより基板を研磨する際に、工程
終了点の測定が可能なようにされたことを特徴とする研
磨装置。
10. A polishing apparatus, comprising: a holder for holding a substrate; a polishing body; and the measuring device according to claim 1, wherein an abrasive is interposed between said substrate and said polishing body. In the state
A polishing apparatus characterized in that a process end point can be measured when a substrate is polished by applying a load between the substrate and the polishing body to give a relative motion between the two. .
【請求項11】請求項10記載の研磨装置を用いて半導
体ウェハの表面を研磨する段階を具えることを特徴とす
る半導体デバイス製造方法。
11. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing apparatus according to claim 10.
【請求項12】コンピュータを「請求項1〜7の何れか
1項記載の特徴量抽出部及び論理演算部、または特徴量
抽出部」として機能させるための信号処理プログラムを
記録した機械読み取り可能な記録媒体。
12. A machine readable recording machine storing a signal processing program for causing a computer to function as a "feature amount extraction unit and a logical operation unit or a feature amount extraction unit according to any one of claims 1 to 7". recoding media.
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